视黄醛在视觉成像过程中的激发态动力学
 结题报告
								结题报告
							批准号:
21903048
项目类别:
青年科学基金项目
资助金额:
						
26.0 万元
负责人:
冯瑾
依托单位:
						
学科分类:
B0301.化学理论与方法
结题年份:
						
2022
批准年份:
2019
项目状态:
						
已结题
项目参与者:
						
							--
							
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中文摘要
视黄醛发色团作为眼球中光信号的接收者,在人类视觉形成中起着关键作用。大量研究尝试确定视黄醛在视觉形成过程中的作用机制,但其中的光致异构化、非绝热弛豫、中间态等重要激发态动力学信息仍有诸多争议,各种因素对动力学过程的影响也有待进一步研究。本项目拟采用多体格林函数方法,对视黄醛分子进行光致异构化反应的激发态势能面、电荷分布、偶极矩、产物的立体选择性等性质开展研究。通过改变视黄醛的电性、碳骨架共轭长度、蛋白质环境等,探究各因素对视黄醛激发态性质及反应机理的影响。申请人之前对细菌类胡萝卜素激发态能量传递性能的研究,为本项目的视黄醛研究打下了良好的基础。本项目所获得的视黄醛激发态动力学信息将有助于加深人们对视觉形成机理的理解,也可以为设计基于视黄醛的光活性分子器件、拓展视黄醛的应用领域提供理论信息。
英文摘要
The retinal chromophore acts as a receiver of the optical signal in the eyeball and plays a key role in the formation of human vision. A large number of studies have been performed, aiming to determine to determine the mechanism of action of retinal in the process of visual formation. However, there are still a lot of controversies on some fundamental excited-state dynamics information, such as the photoisomerization, nonadiabatic relaxation and possible intermediate states along the isomerization process. The effects of various factors on the dynamics process are also required to be explored. In this project, we intend to study excited-state potential energy surfaces, charge distributions, dipole moments and stereoselectivity of products of retinal molecules along the photoisomerization process employing the many-body Green’s function theory. The effects of various factors on the excited state of retinal and its participating reaction mechanism will be obtained by changing the electrical properties of retinal, the conjugate length of carbon skeleton, and the protein environment. The applicant has previously conducted an in-depth study on the energy transfer performance of excited state for carotenoids in the photosynthetic system, which lays a good foundation for the studies on retinal in this project. The retinal excited state kinetics information obtained in this project will help to deepen people's understanding of the mechanism of visual formation. It will also provide theoretical information for designing retinal-based photoactive molecular devices and expanding the application field of retinal.
不同的脊椎动物拥有不同的视蛋白,可以看到不同的单色,但它们却拥有相同的发色团,也是现在唯一可以确定的发色团——视黄醛。在千万年的独立进化中,并没有其他分子代替视黄醛的地位,表明了视黄醛独特结构的重要性。我们结合使用密度泛函方法和多体格林函数方法,对视黄醛独特的共轭度N=6、饱和官能团甲基、醛基等结构特点与其功能之间的关系进行研究。我们设计拥有多种共轭度、多种官能团等特性的视黄醛衍生物与视黄醛进行对比实验,以明确视黄醛结构的特殊性。11-cis视黄醛首先经过质子化,然后在光激发下扭转为all-trans构型,这期间周围的视蛋白发生变化从而刺激视神经产生视觉。我们的研究结果表明,虽然视黄醛的捕光范围小于光合系统中常见的其他类胡萝卜素,但只有当共轭度为6时,结构的质子化可以在扩大捕光范围方面发挥最大作用。质子化是否能够扩大物质吸光范围、降低扭转能垒,与官能团的种类有关。在多种官能团中,甲基饱和结构与氢饱和结构的能级大小、吸光范围、轨道分布形状最相似。在增加结构稳定性的同时,能最大程度的保留原始结构的性质,这有可能是甲基广泛出现在类胡萝卜素中的原因。我们的研究可以进一步理解视黄醛结构与性质的对应关系,促进视黄醛相关病变的治疗以及视黄醛相关药物的研发,对其他类胡萝卜素的结构改良和功能研究也有借鉴意义。
期刊论文列表
专著列表
科研奖励列表
会议论文列表
专利列表
DOI:10.1039/d2nj03322d
发表时间:2022
期刊:New Journal of Chemistry 
影响因子:--
作者:Dapeng Zhang;Baofeng Li;Xinlong Mao;Zitong Fan;Zhe Yang;Min Wei;Ailing Zhang;Jin Feng;Siwei Bi 
通讯作者:Siwei Bi
A sensitive chemosensor for nitro-containing compounds based on Au nanoclusters/Ba2+co-assembly system: The crucial role of ligands to metal charge transfer 基于Au纳米团簇/Ba2共组装系统的含硝基化合物的灵敏化学传感器:配体对金属电荷转移的关键作用
基于Au纳米团簇/Ba2共组装系统的含硝基化合物的灵敏化学传感器:配体对金属电荷转移的关键作用
DOI:10.1016/j.colsurfa.2021.127160
发表时间:2021-07-17
期刊:COLLOIDS AND SURFACES A-PHYSICOCHEMICAL AND ENGINEERING ASPECTS 
影响因子:5.2
作者:Shen, Jinglin;Bi, Yue;Qi, Wei 
通讯作者:Qi, Wei
The mechanism of alkali promoting water splitting on g-C3N4 碱促进g-C3N4分解水的机理
碱促进g-C3N4分解水的机理
DOI:--
发表时间:2022
期刊:NEW JOURNAL OF CHEMISTRY 
影响因子:3.3
作者:张大鹏;李宝凤;Mao Xinlong;Fan Zitong;Yang Zhe;Wei Min;Zhang Ailing;冯瑾;毕思玮 
通讯作者:毕思玮
Luminescence Enhancement of a Gold Nanocluster Hydrogel Facilitated by Water for Erasable Water Writing and Visual Solvent Differentiation 水促进金纳米簇水凝胶的发光增强,用于可擦水书写和视觉溶剂区分
水促进金纳米簇水凝胶的发光增强,用于可擦水书写和视觉溶剂区分
DOI:10.1021/acssuschemeng.2c03488
发表时间:2022-08
期刊:ACS Sustainable Chemistry & Engineering 
影响因子:8.4
作者:Jinglin Shen;Jing Fu;Jinbin Liu;Qi Liu;Jin Feng;Yongjie Zhang;Wei Qi 
通讯作者:Wei Qi
DOI:10.1039/d1cp02689e
发表时间:2021-09
期刊:Physical chemistry chemical physics : PCCP 
影响因子:--
作者:Jin Feng;Xinlong Mao;Hongxia Zhu;Zhe Yang;Mengdi Cui;Yuchen Ma;Dapeng Zhang;Siwei Bi 
通讯作者:Jin Feng;Xinlong Mao;Hongxia Zhu;Zhe Yang;Mengdi Cui;Yuchen Ma;Dapeng Zhang;Siwei Bi
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