Fotoaktyvių baltymų struktūrinis tyrimas (in situ) neutronų sklaida

Duration of the project

01.06.2021. - 15.11.2021.

Countries and institutions involved in the project

flag-EE
Tartu universitetas
flag-DE
Berlyno Humboldto universitetas
flag-DE
Berlyno technikos universitetas

Projekto valdymo

Prof. Dr. Jörg Pieper

Projekto tikslas (tikslai)

Norint išsamiai suprasti baltymų funkciją, visada reikia tikslios informacijos apie jų struktūrą. Šio projekto tikslas yra tai parodyti dviem pasirinktais pavyzdžiais. Fotosistema I (PSI) yra nepaprastai stabilus membraninis baltymas, kuris saulės energiją iš pradžių paverčia elektros energija, o paskui – chemine energija. PSI taip pat gali būti naudojamas biotechnologijoje, pvz., biohibridinėse fotoelektrocheminėse ląstelėse. Tuo tikslu reikia ištirti kompleksų struktūrą, kuriuos  PSI formuoja su įvairiais elektronų donorais ir akceptoriais, tokiais kaip citochromas c6 arba feredoksinas. Kitas pavyzdys yra oranžinis karotinoidinis baltymas (OCP). Tai fotoaktyvus baltymas, ir po šviesos sužadinimo jis patiria reikšmingų struktūrinių pokyčių aktyvioje būsenoje, tačiau tai dar nėra visiškai suprantama. Mažo kampo neutronų sklaida (SANS) idealiai tinka išsiaiškinti baltymų struktūras tirpale ir ypač – nustatyti sudėtingą baltymų kompleksų, taip pat ir šviesos sukeltų struktūrų formavimąsi. Kadangi PSI yra membraninis baltymas, jį galima išskirti tik detergento molekulių apvalkale. Tačiau tik tuo atveju, jei naudojami „nematomi“ deuterinti detergentai, jie gali būti užmaskuoti SANS naudojant vadinamąjį kontrasto variantą, kad eksperimente iš tikrųjų būtų matoma tik PSI struktūra. Priešingai, norint išsiaiškinti OCP struktūrą, reikalingas SANS derinys su mėginio apšvietimu in-situ. Abu metodai suteiks naujos ir iki šiol unikalios struktūrinės informacijos.

Pagrindinės projekto veiklos ir vieta (vietos), kur jos bus vykdomos pagal projektą

  1. Fizikos instituto Tartu (Estija) grupė yra atsakinga už neutronų eksperimentų paruošimą ir atlikimą, taip pat už specialios sužadinimo situacijos konstravimą mėginių apšvietimui in-situ. Čia taip pat bus atliekama duomenų analizė, siekiant sukurti naujus struktūrinius modelius.
  2. Humboldto universiteto Berlyne (Vokietija) grupė pristatys preparatus iš PSI ir kompleksų, skirtų biotechnologinėms reikmėms deuterintuose detergentuose.
  3. Berlyno technikos universiteto (Vokietija) grupė preparuos OCP mėginius su skirtingomis karotenoido koncentracijomis ir selektyviniu deuterinimu, kurie reikalingi neutronų eksperimentams su kontrasto variantu.
  4. Eksperimentai bus atliekami MLZ Garchinge (Vokietija) kaip įprastinių vartotojo operacijų dalis.

Projekto tikslinė grupė

Estijos ir Baltijos šalių neutronų skleidėjų bendruomenė, biofizikos ir neutronų sklaidos mokslininkai tarptautiniu mastu.