Description du projet DEENESFRITPL Mesurer les forces électriques entre les molécules biologiques et leur environnement Les charges opposées s’attirent, tandis que les charges similaires se repoussent. Ce phénomène est assez facile à observer et à mesurer dans le cadre d’une simple expérience de physique de lycée, avec des ballons chargés d’électricité statique. C’est beaucoup plus difficile lorsqu’il s’agit de molécules biologiques chargées se trouvant dans leur environnement naturel, le sérum physiologique, qui se compose de molécules d’eau polaires et d’ions chargés positivement. Le projet BIOVIB, financé par l’UE, permettra d’examiner de plus près les molécules d’ARN et d’ADN hydratées. Les vibrations de leur squelette permettent de sonder directement les interactions intermoléculaires et intramoléculaires. En exploitant la spectroscopie de pointe et les champs électriques THz appliqués de façon externe, les scientifiques s’attendent à obtenir une nouvelle perspective sur les forces électriques qui attirent et repoussent les molécules biologiques. Afficher les objectifs du projet Masquer les objectifs du projet Objectif Biomolecules exist in an aqueous environment of dipolar water molecules and solvated ions. Their structure and biological function are strongly influenced by electric interactions with the fluctuating water shell and ion atmosphere. Understanding such interactions at the molecular level is a major scientific challenge; presently, their strengths, spatial range and interplay with other non-covalent interactions are barely known. Going far beyond existing methods, this project introduces the new paradigm of a direct time-resolved mapping of molecular electric forces on sub-nanometer length scales and at the genuine terahertz (THz) fluctuation frequencies. Vibrational excitations of biomolecules at the interface to the water shell act as sensitive noninvasive probes of charge dynamics and local electric fields. The new method of time resolved vibrational Stark shift spectroscopy with THz external fields calibrates vibrational frequencies as a function of absolute field strength and separates instantaneous from retarded environment fields. Based on this knowledge, multidimensional vibrational spectroscopy gives quantitative insight in the biomolecular response to electric fields, discerning contributions from water and ions in a site-specific way. The experiments and theoretical analysis focus on single- and double-stranded RNA and DNA structures at different hydration levels and with ion atmospheres of controlled composition, structurally characterized by x-ray scattering. As a ground-breaking open problem, the role of magnesium and other ions in RNA structure definition and folding will be addressed by following RNA folding processes with vibrational probes up to milliseconds. The impact of site-bound versus outer ions will be dynamically separated to unravel mechanisms stabilizing secondary and tertiary RNA structures. Beyond RNA research, the present approach holds strong potential for fundamental insight in transmembrane ion channels and channel rhodopsins. Champ scientifique natural sciencesbiological sciencesgeneticsDNAnatural sciencesbiological sciencesbiochemistrybiomoleculesnatural scienceschemical sciencesinorganic chemistryalkaline earth metalsnatural sciencesbiological sciencesgeneticsRNAnatural sciencesphysical sciencesopticsspectroscopy Mots‑clés Hydrated biomolecules water shell non-covalent interactions electric forces ion atmosphere ultrafast structural dynamics femtosecond vibrational spectroscopy terahertz methods Programme(s) H2020-EU.1.1. - EXCELLENT SCIENCE - European Research Council (ERC) Main Programme Thème(s) ERC-2018-ADG - ERC Advanced Grant Appel à propositions ERC-2018-ADG Voir d’autres projets de cet appel Régime de financement ERC-ADG - Advanced Grant Institution d’accueil FORSCHUNGSVERBUND BERLIN EV Contribution nette de l'UE € 2 330 492,50 Adresse RUDOWER CHAUSSEE 17 12489 Berlin Allemagne Voir sur la carte Région Berlin Berlin Berlin Type d’activité Research Organisations Liens Contacter l’organisation Opens in new window Site web Opens in new window Participation aux programmes de R&I de l'UE Opens in new window Réseau de collaboration HORIZON Opens in new window Coût total € 2 330 492,50 Bénéficiaires (1) Trier par ordre alphabétique Trier par contribution nette de l'UE Tout développer Tout réduire FORSCHUNGSVERBUND BERLIN EV Allemagne Contribution nette de l'UE € 2 330 492,50 Adresse RUDOWER CHAUSSEE 17 12489 Berlin Voir sur la carte Région Berlin Berlin Berlin Type d’activité Research Organisations Liens Contacter l’organisation Opens in new window Site web Opens in new window Participation aux programmes de R&I de l'UE Opens in new window Réseau de collaboration HORIZON Opens in new window Coût total € 2 330 492,50