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Simulation of Long-Range Proton Transfer - Development and Application

Mast, Thilo

Abstract:
Die archaeale Protonenpumpe Bacteriorhodopsin nutzt Sonnenlicht um einen Protonengradienten über der Zellmembran aufzubauen. Der Mechanismus der Energieumwandlung basiert auf einem gut erforschten Photozyklus. Obwohl schon über 45 Jahre an diesem bioenergetischen Modellsystem geforscht wurde, sind noch immer wenig Informationen über den letzten Schritt dieses Photozykluses vorhanden: den Übergang vom O zum Grundzustand (bR). Es wird jedoch angenommen, dass ein langreichweitiger Protonentransfer den bR Zustand wiederherstellt. Diese Arbeit zielt darauf ab, weiteren Aufschluss über die mechanistischen Details und thermodynamischen/kinetischen Eigenschaften des O→bR Übergangs zu geben. ... mehr

Abstract (englisch):
The archaeal proton pump bacteriorhodopsin uses sunlight to build up a proton gradient across the cell membrane. The mechanism of energy conversion is based on a well investigated photocycle. Despite over 45 years of research on this bioenergetical model system, there is still little information available about the last step of the photocycle: the O→ground (bR) state transition. It is merely assumed that a long-range proton transfer recovers the bR state of bacteriorhodopsin. This work aims to shed further light on the mechanistic details and thermodynamic/kinetic features of the O→bR transition. ... mehr

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Zugehörige Institution(en) am KIT Institut für Physikalische Chemie (IPC)
Publikationstyp Forschungsdaten/Bilder
Jahr 2019
Erstellungszeitraum 01.12.2014 - 17.04.2018
Identifikator DOI (KIT): 10.5445/IR/1000085232
KITopen-ID: 1000085232
Lizenz CC BY-SA 4.0: Creative Commons Namensnennung – Weitergabe unter gleichen Bedingungen 4.0 International
Schlagworte proton transfer reactions, bacteriorhodopsin, proton pump, grotthuss mechanism, hydronium, proton hole, molecular mechanics, molecular dynamics simulations, hybrid QM/MM simulations, reaction coordinates, center of excess charge, free energy simulations, enhanced sampling, umbrella sampling, metadynamics, hamiltonian replica exchange, non-covalent interactions, Pauli repulsion, rotational barriers, dispersion, density functional tight binding, dftb, long-range corrected density functional tight binding, lc-dftb
Liesmich

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Art der Forschungsdaten Dataset
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