Light-Induced Function: from Excitation to Signal through Time and Space

Informations projet

LIFETimeS

N° de convention de subvention: 786714

DOI

10.3030/786714

Projet clôturé

Date de signature de la CE 17 Avril 2018

Date de début 1 Septembre 2018

Date de fin 29 Février 2024

Financé au titre de

• EXCELLENT SCIENCE - European Research Council (ERC)

Coût total

€ 2 400 000,00

Contribution de l’UE

€ 2 400 000,00

Coordonné par

UNIVERSITA DI PISA
Italy

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Publications

Peer reviewed articles (52)

Ultrafast Excited-State Dynamics of Carotenoids and the Role of the SX State

Auteurs: Davide Accomasso, Serra Arslancan, Lorenzo Cupellini, Giovanni Granucci, Benedetta Mennucci
Publié dans: The Journal of Physical Chemistry Letters, 2022, ISSN 1948-7185
Éditeur: American Chemical Society
DOI: 10.1021/acs.jpclett.2c01555

How orange carotenoid protein controls the excited state dynamics of canthaxanthin

Auteurs: Amanda Arcidiacono; Davide Accomasso; Lorenzo Cupellini; Benedetta Mennucci
Publié dans: Chemical Science, 2023, ISSN 2041-6520
Éditeur: Royal Society of Chemistry
DOI: 10.1039/d3sc02662k

Excited state Born–Oppenheimer molecular dynamics through coupling between time dependent DFT and AMOEBA

Auteurs: Michele Nottoli, Benedetta Mennucci, Filippo Lipparini
Publié dans: Physical Chemistry Chemical Physics, Numéro 22/35, 2020, Page(s) 19532-19541, ISSN 1463-9076
Éditeur: Royal Society of Chemistry
DOI: 10.1039/d0cp03688a

Molecular Mechanisms of Activation in the Orange Carotenoid Protein Revealed by Molecular Dynamics

Auteurs: Mattia Bondanza, Lorenzo Cupellini, Pietro Faccioli, Benedetta Mennucci
Publié dans: Journal of the American Chemical Society, Numéro 142/52, 2020, Page(s) 21829-21841, ISSN 0002-7863
Éditeur: American Chemical Society
DOI: 10.1021/jacs.0c10461

The nature of carotenoid S* state and its role in the nonphotochemical quenching of plants

Auteurs: Davide Accomasso, Giacomo Londi, Lorenzo Cupellini, Benedetta Mennucci
Publié dans: Nature Communications, 2024, ISSN 2041-1723
Éditeur: Nature Publishing Group
DOI: 10.1038/s41467-024-45090-9

Excited States of Xanthophylls Revisited: Toward the Simulation of Biologically Relevant Systems

Auteurs: Mattia Bondanza, Denis Jacquemin, Benedetta Mennucci
Publié dans: The Journal of Physical Chemistry Letters, Numéro 12/28, 2021, Page(s) 6604-6612, ISSN 1948-7185
Éditeur: American Chemical Society
DOI: 10.1021/acs.jpclett.1c01929

Trajectory Surface Hopping for a Polarizable Embedding QM/MM Formulation

Auteurs: Mattia Bondanza; Baptiste Demoulin; Filippo Lipparini; Mario Barbatti; Benedetta Mennucci
Publié dans: The Journal of Physical Chemistry A, Numéro 23, 2022, ISSN 1089-5639
Éditeur: American Chemical Society
DOI: 10.1021/acs.jpca.2c04756

Energy, Structures, and Response Properties with a Fully Coupled QM/AMOEBA/ddCOSMO Implementation

Auteurs: Michele Nottoli, Riccardo Nifosì, Benedetta Mennucci, Filippo Lipparini
Publié dans: Journal of Chemical Theory and Computation, Numéro 17/9, 2021, Page(s) 5661-5672, ISSN 1549-9618
Éditeur: American Chemical Society
DOI: 10.1021/acs.jctc.1c00555

Integrated Computational Study of the Light-Activated Structure of the AppA BLUF Domain and Its Spectral Signatures

Auteurs: Hashem, Shaima; Alteri, Giovanni Battista; Cupellini, Lorenzo; Mennucci, Benedetta
Publié dans: The Journal of Physical Chemistry A, 2023, ISSN 1089-5639
Éditeur: American Chemical Society
DOI: 10.1021/acs.jpca.3c02385

Electronic couplings for photo-induced processes from subsystem time-dependent density-functional theory: The role of the diabatization

Auteurs: Johannes Tölle, Lorenzo Cupellini, Benedetta Mennucci, Johannes Neugebauer
Publié dans: The Journal of Chemical Physics, Numéro 153/18, 2020, Page(s) 184113, ISSN 0021-9606
Éditeur: American Institute of Physics
DOI: 10.1063/5.0022677

Fast Method for Excited-State Dynamics in Complex Systems and Its Application to the Photoactivation of a Blue Light Using Flavin Photoreceptor

Auteurs: Patrizia Mazzeo, Shaima Hashem, Filippo Lipparini, Lorenzo Cupellini, and Benedetta Mennucci
Publié dans: The Journal of Physical Chemistry Letters, 2023, ISSN 1948-7185
Éditeur: American Chemical Society
DOI: 10.1021/acs.jpclett.2c03797

Machine Learning Exciton Hamiltonians in Light-Harvesting Complexes

Auteurs: Edoardo Cignoni, Lorenzo Cupellini, and Benedetta Mennucci
Publié dans: Journal of Chemical Theory and Computation, 2023, ISSN 1549-9618
Éditeur: American Chemical Society
DOI: 10.1021/acs.jctc.2c01044

Polarizable embedding QM/MM: the future gold standard for complex (bio)systems?

Auteurs: Mattia Bondanza, Michele Nottoli, Lorenzo Cupellini, Filippo Lipparini, Benedetta Mennucci
Publié dans: Physical Chemistry Chemical Physics, Numéro 22/26, 2020, Page(s) 14433-14448, ISSN 1463-9076
Éditeur: Royal Society of Chemistry
DOI: 10.1039/d0cp02119a

A different perspective for nonphotochemical quenching in plant antenna complexes

Auteurs: Edoardo Cignoni, Margherita Lapillo, Lorenzo Cupellini, Silvia Acosta-Gutiérrez, Francesco Luigi Gervasio, Benedetta Mennucci
Publié dans: Nature Communications, 2021, ISSN 2041-1723
Éditeur: Nature Publishing Group
DOI: 10.1038/s41467-021-27526-8

Newton-X Platform: New Software Developments for Surface Hopping and Nuclear Ensembles

Auteurs: Mario Barbatti; Mattia Bondanza; Rachel Crespo-Otero; Baptiste Demoulin; Pavlo O. Dral; Giovanni Granucci; Fábris Kossoski; Hans Lischka; Benedetta Mennucci; Saikat Mukherjee; Marek Pederzoli; Maurizio Persico; Max Pinheiro Jr; Jiří Pittner; Felix Plasser; Eduarda Sangiogo Gil; Ljiljana Stojanovic
Publié dans: Journal of Chemical Theory and Computation, Numéro 21, 2022, ISSN 1549-9618
Éditeur: American Chemical Society
DOI: 10.1021/acs.jctc.2c00804

Computational Investigation of Structural and Spectroscopic Properties of LOV-Based Proteins with Improved Fluorescence

Auteurs: Felipe Cardoso Ramos, Lorenzo Cupellini, Benedetta Mennucci
Publié dans: The Journal of Physical Chemistry B, Numéro 125/7, 2021, Page(s) 1768-1777, ISSN 1520-6106
Éditeur: American Chemical Society
DOI: 10.1021/acs.jpcb.0c10834

Deciphering Photoreceptors Through Atomistic Modeling from Light Absorption to Conformational Response

Auteurs: Giacomo Salvadori, Patrizia Mazzeo, Davide Accomasso, Lorenzo Cupellini, Benedetta Mennucci
Publié dans: Journal of Molecular Biology, 2024, ISSN 0022-2836
Éditeur: Academic Press
DOI: 10.1016/j.jmb.2023.168358

Electronic Excited States from Physically Constrained Machine Learning

Auteurs: Edoardo Cignoni; Divya Suman; Jigyasa Nigam; Lorenzo Cupellini; Benedetta Mennucci; Michele Ceriotti
Publié dans: ACS Central Science, 2024, ISSN 2470-1343
Éditeur: American Chemical Society
DOI: 10.1021/acscentsci.3c01480

Quantum chemical elucidation of a sevenfold symmetric bacterial antenna complex

Auteurs: Lorenzo Cupellini, Pu Qian, Tu C Nguyen-Phan, Alastair T Gardiner, Richard J Cogdell
Publié dans: Quantum chemical elucidation of a sevenfold symmetric bacterial antenna complex, 2022, ISSN 0166-8595
Éditeur: Kluwer Academic Publishers
DOI: 10.1101/2022.04.09.487728

Exciton properties and optical spectra of light harvesting complex II from a fully atomistic description

Auteurs: Vladislav Sláma, Lorenzo Cupellini, Benedetta Mennucci
Publié dans: Physical Chemistry Chemical Physics, Numéro 22/29, 2020, Page(s) 16783-16795, ISSN 1463-9076
Éditeur: Royal Society of Chemistry
DOI: 10.1039/d0cp02492a

Structure of the stress-related LHCSR1 complex determined by an integrated computational strategy

Auteurs: Ingrid Guarnetti Prandi; Vladislav Sláma; Cristina Pecorilla; Lorenzo Cupellini; Benedetta Mennucci
Publié dans: Communications Biology, Numéro 2, 2022, ISSN 2399-3642
Éditeur: Nature Publishing Group
DOI: 10.1038/s42003-022-03083-8

Structural and quantum chemical basis for OCP-mediated quenching of phycobilisomes

Auteurs: Paul V. Sauer, Lorenzo Cupellini, Markus Sutter, Mattia Bondanza, María Agustina Domínguez Martin, Henning Kirst, David Bína, Adrian Fujiet Koh, Abhay Kotecha, Basil J. Greber, Eva Nogales, Tomáš Polívka, Benedetta Mennucci, Cheryl A. Kerfeld
Publié dans: Science Advances, 2024, ISSN 2375-2548
Éditeur: American Association for the Advancement of Science
DOI: 10.1126/sciadv.adk7535

From crystallographic data to the solution structure of photoreceptors: the case of the AppA BLUF domain

Auteurs: Shaima Hashem; Veronica Macaluso; Michele Nottoli; Filippo Lipparini; Lorenzo Cupellini; Benedetta Mennucci
Publié dans: Chemical Science, Numéro 2, 2021, ISSN 2041-6539
Éditeur: Royal Society of Chemistry
DOI: 10.1039/d1sc03000k

How the pH Controls Photoprotection in the Light-Harvesting Complex of Mosses

Auteurs: Laura Pedraza-González, Edoardo Cignoni, Jacopo D’Ascenzi, Lorenzo Cupellini, Benedetta Mennucci
Publié dans: Journal of the American Chemical Society, 2023, ISSN 0002-7863
Éditeur: American Chemical Society
DOI: 10.1021/jacs.3c00377

Dye Stabilization and Wavelength Tunability in Lasing Fibers Based on DNA

Auteurs: Luana Persano, Adam Szukalski, Michele Gaio, Maria Moffa, Giacomo Salvadori, Lech Sznitko, Andrea Camposeo, Jaroslaw Mysliwiec, Riccardo Sapienza, Benedetta Mennucci, Dario Pisignano
Publié dans: Advanced Optical Materials, Numéro 8/22, 2020, Page(s) 2001039, ISSN 2195-1071
Éditeur: Wiley
DOI: 10.1002/adom.202001039

A fast method for electronic couplings in embedded multichromophoric systems

Auteurs: Edoardo Cignoni, Lorenzo Cupellini, Benedetta Mennucci
Publié dans: Journal of Physics: Condensed Matter, 2022, ISSN 0953-8984
Éditeur: Institute of Physics Publishing
DOI: 10.1088/1361-648x/ac6f3c

QM/AMOEBA description of properties and dynamics of embedded molecules

Auteurs: Michele Nottoli, Mattia Bondanza, Patrizia Mazzeo, Lorenzo Cupellini, Carles Curutchet, Daniele Loco, Louis Lagardère, Jean-Philip Piquemal, Benedetta Mennucci, Filippo Lipparini
Publié dans: WIREs Comput Mol Sci., 2023, ISSN 1759-0876
Éditeur: John Wiley & Sons Inc.
DOI: 10.1002/wcms.1674

Protein control of photochemistry and transient intermediates in phytochromes

Auteurs: Giacomo Salvadori, Veronica Macaluso, Giulia Pellicci, Lorenzo Cupellini, Giovanni Granucci, Benedetta Mennucci
Publié dans: Nature Communications, 2022, ISSN 2041-1723
Éditeur: Nature Publishing Group
DOI: 10.1038/s41467-022-34640-8

Absorption and Circular Dichroism Spectra of Molecular Aggregates With the Full Cumulant Expansion

Auteurs: Lorenzo Cupellini, Filippo Lipparini, Jianshu Cao
Publié dans: The Journal of Physical Chemistry B, Numéro 124/39, 2020, Page(s) 8610-8617, ISSN 1520-6106
Éditeur: American Chemical Society
DOI: 10.1021/acs.jpcb.0c05180

The molecular mechanisms of light adaption in light-harvesting complexes of purple bacteria revealed by a multiscale modeling

Auteurs: Felipe Cardoso Ramos, Michele Nottoli, Lorenzo Cupellini, Benedetta Mennucci
Publié dans: Chemical Science, Numéro 10/42, 2019, Page(s) 9650-9662, ISSN 2041-6520
Éditeur: Royal Society of Chemistry
DOI: 10.1039/C9SC02886B

Multiscale modelling of photoinduced processes in composite systems

Auteurs: Benedetta Mennucci, Stefano Corni
Publié dans: Nature Reviews Chemistry, Numéro 3/5, 2019, Page(s) 315-330, ISSN 2397-3358
Éditeur: Springer Nature
DOI: 10.1038/s41570-019-0092-4

The Multiple Roles of the Protein in the Photoactivation of Orange Carotenoid Protein

Auteurs: Mattia Bondanza, Lorenzo Cupellini, Filippo Lipparini, Benedetta Mennucci
Publié dans: Chem, Numéro 6/1, 2020, Page(s) 187-203, ISSN 2451-9294
Éditeur: Cell Press
DOI: 10.1016/j.chempr.2019.10.014

Quantum Chemical Modeling of the Photoinduced Activity of Multichromophoric Biosystems

Auteurs: Francesco Segatta, Lorenzo Cupellini, Marco Garavelli, Benedetta Mennucci
Publié dans: Chemical Reviews, Numéro 119/16, 2019, Page(s) 9361-9380, ISSN 0009-2665
Éditeur: American Chemical Society
DOI: 10.1021/acs.chemrev.9b00135

Successes & challenges in the atomistic modeling of light-harvesting and its photoregulation

Auteurs: Lorenzo Cupellini, Mattia Bondanza, Michele Nottoli, Benedetta Mennucci
Publié dans: Biochimica et Biophysica Acta (BBA) - Bioenergetics, 2019, Page(s) 148049, ISSN 0005-2728
Éditeur: Elsevier BV
DOI: 10.1016/j.bbabio.2019.07.004

The key to the yellow-to-cyan tuning in the green fluorescent protein family is polarisation

Auteurs: Riccardo Nifosì, Benedetta Mennucci, Claudia Filippi
Publié dans: Physical Chemistry Chemical Physics, Numéro 21/35, 2019, Page(s) 18988-18998, ISSN 1463-9076
Éditeur: Royal Society of Chemistry
DOI: 10.1039/c9cp03722e

Towards large scale hybrid QM/MM dynamics of complex systems with advanced point dipole polarizable embeddings

Auteurs: Daniele Loco, Louis Lagardère, Gérardo A. Cisneros, Giovanni Scalmani, Michael Frisch, Filippo Lipparini, Benedetta Mennucci, Jean-Philip Piquemal
Publié dans: Chemical Science, Numéro 10/30, 2019, Page(s) 7200-7211, ISSN 2041-6520
Éditeur: Royal Society of Chemistry
DOI: 10.1039/c9sc01745c

Charge transfer from the carotenoid can quench chlorophyll excitation in antenna complexes of plants

Auteurs: Lorenzo Cupellini, Dario Calvani, Denis Jacquemin, Benedetta Mennucci
Publié dans: Nature Communications, Numéro 11/1, 2020, ISSN 2041-1723
Éditeur: Nature Publishing Group
DOI: 10.1038/s41467-020-14488-6

Elucidating the role of structural fluctuations, intermolecular & vibronic interactions in the spectroscopic response of a bacteriophytochrome

Auteurs: Veronica Macaluso, Lorenzo Cupellini, Giacomo Salvadori, Filippo Lipparini, Benedetta Mennucci
Publié dans: Physical Chemistry Chemical Physics, 2020, ISSN 1463-9076
Éditeur: Royal Society of Chemistry
DOI: 10.1039/D0CP00372G

The atomistic modeling of light-harvesting complexes from the physical models to the computational protocol

Auteurs: Benedetta Mennucci; Lorenzo Cupellini; Edoardo Cignoni; Vladislav Slama
Publié dans: The Journal of Chemical Physics, Numéro 3, 2022, ISSN 0021-9606
Éditeur: American Institute of Physics
DOI: 10.1063/5.0086275

A polarisable QM/MM description of NMR chemical shifts of a photoreceptor protein

Auteurs: Shaima Hashem, Lorenzo Cupellini, Filippo Lipparini, Benedetta Mennucci
Publié dans: Molecular Physics, Numéro 118/19-20, 2020, Page(s) e1771449, ISSN 0026-8976
Éditeur: Taylor & Francis
DOI: 10.1080/00268976.2020.1771449

The structural changes in the signaling mechanism of bacteriophytochromes in solution revealed by a multiscale computational investigation

Auteurs: Veronica Macaluso, Giacomo Salvadori, Lorenzo Cupellini, Benedetta Mennucci
Publié dans: Chemical Science, 2021, ISSN 2041-6520
Éditeur: Royal Society of Chemistry
DOI: 10.1039/d1sc00186h

First-principles simulation of excitation energy transfer and transient absorption spectroscopy in the CP29 light-harvesting complex

Auteurs: Piermarco Saraceno, Vladislav Slama, Lorenzo Cupellini
Publié dans: The Journal of Chemical Physics, 2023, ISSN 0021-9606
Éditeur: American Institute of Physics
DOI: 10.1063/5.0170295

Origin of Low-Lying Red States in the Lhca4 Light-Harvesting Complex of Photosystem I

Auteurs: Vladislav Sláma; Lorenzo Cupellini; Vincenzo Mascoli; Nicoletta Liguori; Roberta Croce; Benedetta Mennucci
Publié dans: The Journal of Physical chemistry Letters, 2023, ISSN 1948-7185
Éditeur: American Chemical Society
DOI: 10.1021/acs.jpclett.3c02091

Ultrafast excited-state dynamics of Luteins in the major light-harvesting complex LHCII

Auteurs: Laura Pedraza-González, Davide Accomasso, Lorenzo Cupellini, Giovanni Granucci, Benedetta Mennucci
Publié dans: Photochemical & Photobiological Sciences, 2024, ISSN 1474-905X
Éditeur: Royal Society of Chemistry
DOI: 10.1007/s43630-023-00518-x

Excitonic Nature of Carotenoid–Phthalocyanine Dyads and Its Role in Transient Absorption Spectra

Auteurs: Vladislav Sláma; Lorenzo Cupellini; Benedetta Mennucci
Publié dans: ACS Physical Chemistry Au, Numéro 9, 2022, ISSN 2694-2445
Éditeur: American Chemical Society
DOI: 10.1021/acsphyschemau.1c00049

Ultrafast Transient Infrared Spectroscopy of Photoreceptors with Polarizable QM/MM Dynamics

Auteurs: Veronica Macaluso, Shaima Hashem, Michele Nottoli, Filippo Lipparini, Lorenzo Cupellini, Benedetta Mennucci
Publié dans: The Journal of Physical Chemistry B, Numéro 125/36, 2021, Page(s) 10282-10292, ISSN 1520-6106
Éditeur: American Chemical Society
DOI: 10.1021/acs.jpcb.1c05753

Uncovering the interactions driving carotenoid binding in light-harvesting complexes

Auteurs: Vincenzo Mascoli, Nicoletta Liguori, Lorenzo Cupellini, Eduard Elias, Benedetta Mennucci, Roberta Croce
Publié dans: Chemical Science, Numéro 12/14, 2021, Page(s) 5113-5122, ISSN 2041-6520
Éditeur: Royal Society of Chemistry
DOI: 10.1039/d1sc00071c

The energy transfer model of nonphotochemical quenching: Lessons from the minor CP29 antenna complex of plants

Auteurs: Margherita Lapillo, Edoardo Cignoni, Lorenzo Cupellini, Benedetta Mennucci
Publié dans: Biochimica et Biophysica Acta (BBA) - Bioenergetics, Numéro 1861/11, 2020, Page(s) 148282, ISSN 0005-2728
Éditeur: Elsevier BV
DOI: 10.1016/j.bbabio.2020.148282

Hybrid QM/classical models: Methodological advances and new applications

Auteurs: Filippo Lipparini; Benedetta Mennucci
Publié dans: Chemical Physics Review, Numéro 4, 2021, ISSN 2688-4070
Éditeur: AIP Publishing
DOI: 10.1063/5.0064075

Multiscale Models for Light-Driven Processes

Auteurs: Michele Nottoli, Lorenzo Cupellini, Filippo Lipparini, Giovanni Granucci, Benedetta Mennucci
Publié dans: Annual Review of Physical Chemistry, Numéro 72/1, 2021, Page(s) 489-513, ISSN 0066-426X
Éditeur: Annual Reviews, Inc.
DOI: 10.1146/annurev-physchem-090419-104031

Ground-state heterogeneity and vibrational energy redistribution in bacterial phytochrome observed with femtosecond 2D IR spectroscopy

Auteurs: Manoop Chenchiliyan, Joachim Kübel, Saik Ann Ooi, Giacomo Salvadori, Benedetta Mennucci, Sebastian Westenhoff, Michał Maj
Publié dans: Journal of Chemical Physics, 2023, ISSN 0021-9606
Éditeur: American Institute of Physics
DOI: 10.1063/5.0135268

An enhanced sampling QM/AMOEBA approach: The case of the excited state intramolecular proton transfer in solvated 3-hydroxyflavone

Auteurs: Michele Nottoli, Mattia Bondanza, Filippo Lipparini, Benedetta Mennucci
Publié dans: The Journal of Chemical Physics, Numéro 154/18, 2021, Page(s) 184107, ISSN 0021-9606
Éditeur: American Institute of Physics
DOI: 10.1063/5.0046844