Opis projektu
Syntetyczne transportery anionów aktywowane światłem
Transport anionów przez błonę komórkową jest kluczem do działania wielu procesów biologicznych. Zespół finansowanego ze środków Unii Europejskiej projektu LIGHTPORT ma na celu opracowanie syntetycznego systemu z receptorami anionowymi, który pozwoli na modulowanie właściwości wiążących przez światło, a następnie wykorzystanie go w roli nośników pozwalających na transport przez błony komórkowe, aby regulować w ten sposób transport pasywny i wymuszać transport aktywny. Cele programu obejmują rozwój fotoprzełączników aktywowanych światłem, opracowanie mechanicznie zazębiających się struktur, które posłużą jako nośniki fotoprzełączników, a także wykorzystanie stworzonych substancji na potrzeby transportu aktywowanego światłem oraz przesyłanie anionów przez warstwy fosfolipidowe przy pomocy światła. Głównym celem jest wykorzystanie osiągnięć, aby opracować na ich podstawie leki działające lokalnie wykorzystujące światło, w tym metody zwalczania nowotworów oraz infekcji bakteryjnych.
Cel
The transport of anions across the cell membrane, which is mediated by transport proteins, is essential to many important biological processes. Dysregulation of this transport has been associated to various diseases and therefore, chemists endeavour to develop artificial receptors that mimic the function of natural transporters. Despite much progress over the last decade, the current artificial systems are mostly static, while proteins are able to change their activity dynamically in response to stimuli in the environment. To integrate such stimuli-controlled behavior in synthetic systems is a key contemporary challenge. In view of this, the goal of the proposed research program is to develop anion receptors in which the binding properties can be effectively modulated by light and to apply these receptors as transmembrane carriers and pumps, in order to regulate passive transport (i.e. down a concentration gradient) and to induce active transport (i.e. against a concentration gradient). This interdisciplinary program is divided into three work packages: WP1 aims at the development of structurally rigid and visible-light-actuated photoswitches and their use as platforms for constructing anion receptors; WP2 deals with the development of mechanically interlocked structures as photoswitchable anionic hosts; WP3 is directed at utilizing these receptors for light-gated transport and light-driven pumping of anions across phospholipid bilayers, whereas also an alternative dual-responsive anion channel will be prepared. Eventually, it is expected that this work will open a new route toward light-based localized pharmacological treatment, e.g. via light-triggered cancer or bacterial cell death. Furthermore, active transport systems, that are able to build up and maintain concentration gradients across membranes, could provide a completely new view on how to convert and store light (solar) energy.
Dziedzina nauki
Program(-y)
Temat(-y)
System finansowania
ERC-STG - Starting GrantInstytucja przyjmująca
2311 EZ Leiden
Niderlandy