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CORDIS - Resultados de investigaciones de la UE
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Real-time mapping of protein proton dynamics through photoresponsive non-canonical amino acids and ultrafast spectroscopy

Descripción del proyecto

Mapeo dinámico de la transferencia de protones en las proteínas

La transferencia de protones en las proteínas —en la que un ion de hidrógeno positivo (protón) se desplaza a lo largo de una vía— impulsa la energía celular, la catálisis enzimática, la transducción de señales y otras funciones biológicas. El proceso dinámico de transferencia y las vías relacionadas que recorre son en gran medida desconocidos. Con el apoyo de las Acciones Marie Skłodowska-Curie, el equipo del proyecto TrackingProtons tiene como objetivo monitorizar la transferencia de protones en tiempo real. Al aprovechar los aminoácidos no canónicos sensibles a la luz —aminoácidos naturales o sintéticos que no se encuentran entre los veinte codificados genéticamente—, incorporará un aminoácido donante sensible a la luz y un aceptor de protones en el mismo armazón proteico. La excitación óptica iniciará la fuerza motriz para la transferencia de protones, que se seguirá mediante espectroscopia complementaria de fluorescencia ultrarrápida e infrarroja.

Objetivo

Proton transfer (PT) underpins a wide range of protein functions in biology, including bioenergetics, enzymatic catalysis, pH regulation, protein stability, membrane transport, and signal transduction. Despite its central role, directly mapping PT pathways inside proteins remains a major challenge, as current methods typically capture only the end products of PT rather than the transfer process itself. TrackingProtons seeks to overcome this limitation by establishing a new strategy to initiate and monitor PT in real time using genetically encoded, light-sensitive non-canonical amino acids (ncAAs). These ncAAs act as photoacids and photobases that undergo large, reversible pKa shifts upon optical excitation, creating a strong driving force for PT between defined sites within proteins. The project will develop an orthogonal genetic code expansion system to enable site-specific dual incorporation of a proton donor and acceptor into the same protein scaffold. Carbonic anhydrase, a prototypical PT enzyme, will serve as the model system, with PT dynamics tracked using complementary ultrafast fluorescence and infrared spectroscopy. This approach will provide the first direct observation of PT trajectories with molecular precision, offering transformative insights into proton-coupled processes across biology. Beyond advancing fundamental understanding, the project will establish expertise at the interface of protein engineering and ultrafast spectroscopy, supporting the applicant’s progression toward scientific independence.

Ámbito científico (EuroSciVoc)

Palabras clave

Programa(s)

Tema(s)

Régimen de financiación

HORIZON-TMA-MSCA-PF-EF - HORIZON TMA MSCA Postdoctoral Fellowships - European Fellowships

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Convocatoria de propuestas

(se abrirá en una nueva ventana) HORIZON-MSCA-2025-PF

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Coordinador

THE UNIVERSITY OF SHEFFIELD
Aportación neta de la UEn
€ 276 187,92
Dirección
FIRTH COURT WESTERN BANK
S10 2TN SHEFFIELD
Reino Unido
Región
Yorkshire and the Humber South Yorkshire Sheffield
Tipo de actividad
Higher or Secondary Education Establishments
Enlaces
Coste total
Sin datos