Projektbeschreibung
Eine genauere Betrachtung der Veränderung von Radikalen in Chemie und Biologie
Chemie und Biologie beruhen auf den Wechselwirkungen von Molekülen, die durch chemische Bindungen kontrolliert werden. Wenn Moleküle ungepaarte Elektronen aufweisen, verwandeln sie sich in Radikale und verändern ihre chemischen und biologischen Eigenschaften. Die anspruchsvollen Methoden zur Bildung von Radikalen begrenzen allerdings ihre Anwendung und schränken das Forschungspotenzial ein. Vor diesem Hintergrund ist das Ziel des ERC-finanzierten Projekts RadicalProtON die Erforschung der reversiblen Bildung von Diradikalen in organischen Molekülen. Durch Ausnutzung eines Strukturmusters können Moleküle ihre Ladung und ihren Spin umwandeln und dadurch zu Diradikalen werden. Projektintern wird untersucht, wie verschiedene molekulare Komponenten die Bildung von Diradikalen beeinflussen, und die Rolle von Diradikalen in bioaktiven Molekülen erforscht. Diese Forschungsarbeiten versprechen Einblicke in fluoreszierende Proteine und niedermolekulare Arzneimittel und könnten die Forschung an der Schnittstelle zwischen Chemie und Biologie erneuern.
Ziel
Chemistry and Biology are governed by molecules and how they interact. Crucially, what glues a molecule together are chemical bonds, made from atoms pairing all their electrons. Although preferred, this is not the only option: in the comparatively rare cases where a molecule presents unpaired electrons, it acquires a fascinating new status that transforms its chemical and biological properties, best described by the acutely apt name of radical. Despite the extraordinary toolset found in radical-bearing molecules, the rather demanding methods to radical formation currently available mean that only very specific molecular architectures can withstand them, inadvertently limiting the scope of their applicability.
The aim of this ERC project is to show that reversible diradical formation upon deprotonation is prevalent, and yet unexplored, in general donor-acceptor organic molecules and use this new knowledge to develop novel design criteria in light-emitting molecules and drug discovery.
To achieve this unique aim, I will exploit a widespread structural pattern in a novel way, enabling a molecule to reversibly convert its charge and spin and become a diradical. I will first characterise how different molecular constituents (un)favour diradical formation on isolated molecules. I will then establish, for the first time, the role that diradicals play in defining the function of the numerous bioactive molecules sharing the proposed structural pattern.
By exposing the overlooked diradical character in general families of deprotonated organic molecules, I will deliver transformative mechanistic understanding on i) the photo physical properties of fluorescent proteins and ii) the reactivity of small molecule drugs, particularly a new class of covalent inhibitors. The field of organic radicals sits at a critical crossroads between Chemistry and Biology, and as such, taking it a step forward has the potential to cross-pollinate research fields and reshape research frontiers.
Wissenschaftliches Gebiet (EuroSciVoc)
CORDIS klassifiziert Projekte mit EuroSciVoc, einer mehrsprachigen Taxonomie der Wissenschaftsbereiche, durch einen halbautomatischen Prozess, der auf Verfahren der Verarbeitung natürlicher Sprache beruht.
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Schlüsselbegriffe
Programm/Programme
- HORIZON.1.1 - European Research Council (ERC) Main Programme
Thema/Themen
Finanzierungsplan
HORIZON-ERC - HORIZON ERC GrantsGastgebende Einrichtung
48940 Leioa
Spanien