Descrizione del progetto
Far luce sugli eventi di fotoattivazione nei batteri flessibili all’energia
Nonostante tutto ciò che sappiamo sulla fotosintesi, ci sono ancora dettagli da chiarire sui complessi percorsi di trasduzione del segnale. Le cose si complicano anche di più negli organismi fotosintetici «facoltativi» in cui la fotosintesi è opzionale, in altri termini possono scambiare le risorse energetiche per la sopravvivenza. Nel Rhodobacter sphaeroides, batterio fotosintetico in modo opzionale, l’espressione dei geni fotosintetici è controllata sia dall’ossigeno che dalla luce. Da oltre due decenni, gli scienziati studiano due proteine fotorecettori, AppA e CryB, implicate nella regolazione. Tuttavia, non è ancora chiaro come i cambiamenti in queste proteine in risposta alla luce influenzino la cascata di segnalazione a valle. Il progetto DynAppACry, finanziato dall’UE, prevede di fare luce su questi eventi indotti dalla luce con l’applicazione di metodi biochimici, computazionali, spettroscopici e strutturali ad alta tecnologia. I «filmati» molecolari con risoluzione temporale ottenuti potrebbero aiutarci a scoprire il modo in cui usare la luce per controllare non invasivamente i processi biologici.
Obiettivo
Photosynthetic organisms need to sense environmental light effectively in order to regulate cellular processes. AppA (Activation of Photopigment and PUC A protein) and CryB (cryptochrome B) are two flavin (FAD) containing photoreceptors found in the facultatively photosynthetic bacterium Rhodobacter sphaeroides and depending on the oxygen levels can regulate the expression of photosynthetic genes by light. Photoexcitation of AppA and CryB is accompanied by changes on their conformation and their affinity to partner binding proteins to initiate signaling transduction processes. The mechanisms by which AppA and CryB regulate downstream signaling events is not known. Thus there is substantial interest in capturing the conformational landscape that lead to the signaling state and in understanding how absorption of light by the flavin is coupled to these conformational changes. The aim of the project is to provide atomic level characterization of the photoactivation mechanism of AppA and structural information on the photocycle of CryB. To achieve our objectives, we will use a combination of biochemical methods, ultrafast transient absorption spectroscopy, QM/MM (hybrid quantum mechanics/molecular mechanisms) calculations and time-resolved structural methods. The latter include TR-serial crystallography (SX) at synchrotrons (SSX) and X-ray free electron lasers (SFX) and TR-solution scattering (small-angle, SAXS and wide-angle X-ray scattering, WAXS). Ultimately, this project will provide a molecular movie of the AppA that features the structural changes occurring upon blue-light illumination and significant information on the photocycle of CryB. The proposed research lies on the implementation of new instrumentation and novel approaches to advance our knowledge on how photoreceptors function in order to engineer novel systems that use light as a tool to achieve noninvasive control of biological processes with high spatiotemporal resolution.
Campo scientifico
CORDIS classifica i progetti con EuroSciVoc, una tassonomia multilingue dei campi scientifici, attraverso un processo semi-automatico basato su tecniche NLP.
CORDIS classifica i progetti con EuroSciVoc, una tassonomia multilingue dei campi scientifici, attraverso un processo semi-automatico basato su tecniche NLP.
- natural sciencesphysical sciencesquantum physics
- natural sciencesearth and related environmental sciencesgeologymineralogycrystallography
- natural sciencesbiological sciencesbiochemistrybiomoleculesproteins
- natural sciencesphysical sciencesopticsspectroscopyabsorption spectroscopy
- natural sciencesbiological sciencesbotany
Parole chiave
Programma(i)
Argomento(i)
Meccanismo di finanziamento
MSCA-IF - Marie Skłodowska-Curie Individual Fellowships (IF)Coordinatore
75015 PARIS 15
Francia