Activation of photoprotection in photosystem II proteins with Molecular Simulations and Raman Spectroscopy (Q2720868)
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Project Q2720868 in Cyprus
| Language | Label | Description | Also known as |
|---|---|---|---|
| English | Activation of photoprotection in photosystem II proteins with Molecular Simulations and Raman Spectroscopy |
Project Q2720868 in Cyprus |
Statements
135,970.42 Euro
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159,965.2 Euro
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85.0 percent
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11 January 2017
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1 December 2021
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Cyprus University of Technology
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Η απορρόφηση φωτός λειτουργεί ως το βιολογικό σήμα και το έναυσμα για τη Φωτοσύνθεση σε φυτά και άλγες. Ως πηγή ενέργειας, το φως είναι αναξιόπιστο, καθώς η έντασή του κυμαίνεται από τιμές κάτω από το όριο για μια αποδοτική φωτοσύνθεση, μέχρι τιμές που ξεπερνούν τις δυνατότητες του φωτοχημικού συστήματος. Οι διακυμάνσεις αυτές του φωτός μπορούν να καταστρέψουν τα βιοχημικά συστατικά του συστήματος και να αποσταθεροποιήσουν την αποδοτική αποθήκευση ενέργειας, που είναι σημαντική για την επιβίωσή τους. Στόχος μας είναι η προώθηση της επιστημονικής γνώσης σε βασικό επίπεδο, χρησιμοποιώντας πολύπλοκες υπολογιστικές μεθόδους και πειραματικές τεχνικές, στη διερεύνηση της απόκρισης των ανώτερων φυτών στην κυμαινόμενη ένταση φωτός και του μηχανισμού φωτοπροστασίας, σε ατομική κλίμακα. Θα πραγματοποιηθούν προσομοιώσεις Μοριακής Δυναμικής (CMD) και Κβαντικής Μηχανικής (ab initio, QM) μεγάλης κλίμακας, για τη διερεύνηση της μεταφοράς ενέργειας και της δυναμικής απόσβεσης της περίσσειας ενέργειας στις πρωτεΐνες συγκομιδής φωτός (LHCs). Η γνώση της δομής και της δυναμικής των LHCs, μπορεί να χρησιμοποιηθεί στην αναπαραγωγή πειραματικών παρατηρήσεων στη βάση μιας πολύπλοκης σχέσης μεταξύ δομής, πειραματικών παρατηρήσεων και λειτουργίας των LHCs σε συνθήκες απόσβεσης. Η διευκρίνιση του μηχανισμού φωτοπροστασίας, που ονομάζεται Μη Φωτοχημική Απόσβεση (NPQ), και κυρίως της μεγαλύτερής του συνιστώτσας (qE), έχει πιθανές εφαρμογές που αφορούν στην κλιματική αλλαγή. Η τελευταία οδηγεί σε συνθήκες στρες (φως, θερμότητα, αλατότητα) στις καλλιέργειες. Η έρευνα πάνω στο μηχανισμό NPQ (qE) που προτείνεται εδώ, αποτελεί ένα σημαντικό τμήμα της πειραματικής Βιοχημείας και της Υπολογιστικής Βιοφυσικής. Αποτελεί ερευνητικό αντικείμενο πολλών ομάδων διεθνώς και βρίσκεται συνεχώς υπό αντιπαράθεση σε μια συνεχή πρόκληση για την επιστημονική έρευνα αιχμής. Τα αποτελέσματα από αυτό το έργο θα αποτελέσουν σημαντική προσθήκη στην επιστημονική βιβλιογραφία και θα ωθήσουν την ερευνητική παραγωγή της Κύ (Greek)
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Light absorption acts as the biological signal and the trigger for photosynthesis in plants and algae. As an energy source, light is unreliable, as its intensity ranges from below the limit for an efficient photosynthesis to values that exceed the potential of the photochemical system. These light fluctuations can destroy the biochemical components of the system and destabilise efficient energy storage, which is important for their survival. Our goal is to promote scientific knowledge at a basic level, using complex computational methods and experimental techniques, to investigate the response of higher plants to fluctuating light intensity and photoprotection mechanism, on an individual scale. Large-scale Molecular Dynamic (CMD) and quantum mechanics (ab initio, QM) simulations will be performed to investigate energy transfer and the potential damping of excess energy in light-harvest proteins (LHCs). Knowledge of the structure and dynamics of LHCs can be used to replicate experimental observations on the basis of a complex relationship between structure, experimental observations, and function of LHCs under damping conditions. The clarification of the photoprotection mechanism, called Non-Photochemical Depreciation (NPQ), and especially its larger component (qE), has potential applications related to climate change. The latter leads to stress conditions (light, heat, salinity) in crops. Research on the mechanism NPQ (qE) proposed here is an important part of experimental biochemistry and computational biophysics. It is a research object of many international groups and is constantly being confronted by a constant challenge for cutting-edge scientific research. The results of this work will be an important addition to the scientific literature and will stimulate the research production of Ky (English)
31 May 2021
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L’absorption de la lumière agit comme signal biologique et déclencheur de la photosynthèse chez les plantes et les algues. En tant que source d’énergie, la lumière n’est pas fiable, son intensité allant d’un niveau inférieur au seuil d’une photosynthèse efficace à des valeurs dépassant les capacités du système photochimique. Ces variations de lumière peuvent détruire les composants biochimiques du système et déstabiliser le stockage efficace de l’énergie, ce qui est important pour leur survie. Notre objectif est de promouvoir les connaissances scientifiques à un niveau de base, en utilisant des méthodes de calcul complexes et des techniques expérimentales, dans l’étude de la réponse des plantes supérieures à l’intensité lumineuse variable et au mécanisme de photoprotection, à l’échelle atomique. Des simulations à grande échelle de la dynamique moléculaire (CMD) et de l’ingénierie quantique (ab initio, QM) seront effectuées pour étudier le transfert d’énergie et l’extinction dynamique de l’excès d’énergie dans les protéines de récolte légère (Lhcs). La connaissance de la structure et de la dynamique de Lhcs peut être utilisée pour reproduire des observations expérimentales sur la base d’une relation complexe entre la structure, les observations expérimentales et la fonction de Lhcs dans des conditions d’amortissement. La clarification du mécanisme de photoprotection, appelé Dépréciation non photochimique (NPQ), et en particulier de sa recommandation la plus importante (QE), a des applications potentielles liées au changement climatique. Cette dernière conduit à des conditions de stress (légère, chaleur, salinité) dans les cultures. La recherche sur le mécanisme NPQ (QE) proposée ici est une partie importante de la biochimie expérimentale et de la biophysique computationnelle. Il s’agit d’un objet de recherche de nombreuses équipes internationales et est constamment confronté à un défi permanent pour la recherche scientifique de pointe. Les résultats de ce projet constitueront un ajout important à la littérature scientifique et stimuleront la production de recherche de Cy (French)
27 November 2021
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Lichtabsorption wirkt als biologisches Signal und Auslöser für Photosynthese in Pflanzen und Algen. Als Energiequelle ist Licht unzuverlässig, da seine Intensität von unterhalb der Schwelle für eine effiziente Photosynthese bis zu Werten reicht, die die Fähigkeiten des photochemischen Systems übersteigen. Diese Lichtschwankungen können die biochemischen Komponenten des Systems zerstören und eine effiziente Energiespeicherung destabilisieren, die für ihr Überleben wichtig ist. Unser Ziel ist es, wissenschaftliche Kenntnisse auf einer grundlegenden Ebene zu fördern, indem komplexe Berechnungsmethoden und experimentelle Techniken verwendet werden, um die Reaktion höherer Pflanzen auf variable Lichtintensität und den Photoschutzmechanismus auf atomarer Ebene zu untersuchen. Groß angelegte Simulationen von Molecular Dynamics (CMD) und Quantum Engineering (ab initio, QM) werden durchgeführt, um den Energietransfer und das dynamische Aussterben von überschüssiger Energie in Lichternteproteinen (Lhcs) zu untersuchen. Die Kenntnis der Struktur und Dynamik von Lhcs kann verwendet werden, um experimentelle Beobachtungen auf der Grundlage einer komplexen Beziehung zwischen Struktur, experimenteller Beobachtung und Funktion von Lhcs unter Dämpfungsbedingungen zu reproduzieren. Die Klärung des Photoschutzmechanismus, sogenannte Non-Photochemical Depreciation (NPQ), und insbesondere seine größte Empfehlung (QE), hat potenzielle Anwendungen im Zusammenhang mit dem Klimawandel. Letztere führt zu Stressbedingungen (Licht, Hitze, Salzgehalt) in den Kulturen. Die hier vorgeschlagene Forschung zum NPQ-Mechanismus (QE) ist ein wichtiger Teil der experimentellen Biochemie und der computergestützten Biophysik. Sie ist ein Forschungsobjekt vieler internationaler Teams und steht ständig einer Herausforderung für Spitzenforschung gegenüber. Die Ergebnisse dieses Projekts werden eine wichtige Ergänzung der wissenschaftlichen Literatur sein und die Forschungsproduktion von Cy stimulieren (German)
29 November 2021
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Lichtabsorptie fungeert als biologisch signaal en trigger voor fotosynthese in planten en algen. Als energiebron is licht onbetrouwbaar, aangezien de intensiteit varieert van onder de drempel voor een efficiënte fotosynthese, tot waarden die de mogelijkheden van het fotochemische systeem overschrijden. Deze lichtvariaties kunnen de biochemische componenten van het systeem vernietigen en efficiënte energieopslag destabiliseren, wat belangrijk is voor hun voortbestaan. Ons doel is om wetenschappelijke kennis op een basisniveau te bevorderen, met behulp van complexe rekenmethoden en experimentele technieken, in het onderzoek naar de reactie van hogere planten op variabele lichtintensiteit en het fotobeschermingsmechanisme, op atoomschaal. Grootschalige simulaties van Molecular Dynamics (CMD) en Quantum Engineering (ab initio, QM) zullen worden uitgevoerd om de energieoverdracht en de dynamische uitsterving van overtollige energie in lichte proteïnen (Lhcs) te onderzoeken. Kennis van de structuur en dynamiek van Lhcs kan worden gebruikt om experimentele waarnemingen te reproduceren op basis van een complexe relatie tussen structuur, experimentele waarnemingen en functie van Lhcs onder dempingsomstandigheden. De verduidelijking van het fotobeschermingsmechanisme, de zogenaamde niet-fotochemische afschrijving (NPQ), en met name de grootste aanbeveling (QE), heeft potentiële toepassingen in verband met klimaatverandering. Dit laatste leidt tot stressomstandigheden (licht, warmte, zoutgehalte) in gewassen. Onderzoek naar het hier voorgestelde NPQ-mechanisme (QE) is een belangrijk onderdeel van experimentele biochemie en computationele biofysica. Het is een onderzoeksobject van veel internationale teams en wordt voortdurend geconfronteerd met een voortdurende uitdaging voor geavanceerd wetenschappelijk onderzoek. De resultaten van dit project zullen een belangrijke aanvulling zijn op de wetenschappelijke literatuur en zullen de onderzoeksproductie van Cy stimuleren (Dutch)
29 November 2021
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L'assorbimento della luce funge da segnale biologico e grilletto per la fotosintesi nelle piante e nelle alghe. Come fonte di energia, la luce è inaffidabile, poiché la sua intensità varia da sotto la soglia per una fotosintesi efficiente, a valori che superano le capacità del sistema fotochimico. Queste variazioni di luce possono distruggere i componenti biochimici del sistema e destabilizzare l'efficiente stoccaggio dell'energia, che è importante per la loro sopravvivenza. Il nostro obiettivo è quello di promuovere la conoscenza scientifica a livello di base, utilizzando metodi computazionali complessi e tecniche sperimentali, nell'indagine della risposta delle piante superiori all'intensità variabile della luce e al meccanismo di fotoprotezione, su scala atomica. Saranno effettuate simulazioni su larga scala di Dinamica Molecolare (CMD) e Quantum Engineering (ab initio, QM) per studiare il trasferimento di energia e l'estinzione dinamica dell'eccesso di energia nelle proteine di raccolta della luce (Lhcs). La conoscenza della struttura e della dinamica di Lhcs può essere utilizzata per riprodurre osservazioni sperimentali sulla base di una relazione complessa tra struttura, osservazioni sperimentali e funzione di Lhcs in condizioni di smorzamento. Il chiarimento del meccanismo di fotoprotezione, denominato deprezzamento non fotochimico (NPQ), e in particolare la sua raccomandazione più ampia (QE), ha potenziali applicazioni relative ai cambiamenti climatici. Quest'ultimo determina condizioni di stress (luce, calore, salinità) nelle colture. La ricerca sul meccanismo NPQ (QE) proposta qui costituisce una parte importante della biochimica sperimentale e della biofisica computazionale. È un oggetto di ricerca di molti team internazionali ed è costantemente confrontato con una sfida continua per la ricerca scientifica all'avanguardia. I risultati di questo progetto saranno un'importante aggiunta alla letteratura scientifica e stimoleranno la produzione di ricerca di Cy (Italian)
11 January 2022
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*Δεν έχει γεωγραφική διάσταση*
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Identifiers
34594
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