Photosynthetic Light-Harvesting Is Tuned by the Heterogeneous Polarizable Environment of the Protein
Notice bibliographique
Résumé
In photosynthesis, special antenna proteins that contain multiple light-absorbing molecules (chromophores) are able to capture sunlight and transfer the excitation energy to reaction centers with almost 100% quantum efficiencies. The critical role of the protein scaffold in holding the appropriate arrangement of the chromophores is well established and can be intuitively understood given the need to keep optimal dipole-dipole interactions between the energy-transferring chromophores, as described by Förster theory more than 60 years ago. However, the question whether the protein structure can also play an active role by tuning such dipole-dipole interactions has not been answered so far, its effect being rather crudely described by simple screening factors related to the refractive index properties of the system. Here, we present a combined quantum chemical/molecular mechanical approach to compute electronic couplings that accounts for the heterogeneous dielectric nature of the protein-solvent environment in atomic detail. We apply the method to study the effect of dielectric heterogeneity in the energy migration properties of the PE545 principal light-harvesting antenna of the cryptomonad Rhodomonas CS24. We find that dielectric heterogeneity can profoundly tune by a factor up to ∼4 the energy migration rates between chromophore sites compared to the average continuum dielectric view that has historically been assumed. Our results indicate that engineering of the local dielectric environment can potentially be used to optimize artificial light-harvesting antenna systems.
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Comment cette classification a été obtenuedéplier
Prédiction distillée sur la base complète
Imitation des enseignantsNi prévalence calibrée, ni vérité terrain. Validation humaine à venir. Apprise à partir de 10 348 étiquettes directes de Codex et de 10 348 étiquettes directes de Gemma. Le mode candidate est l'union des têtes enseignantes seuillées; le consensus est leur intersection. Ces sorties portent le statut machine_predicted_unvalidated et ne sont ni des étiquettes humaines ni des étiquettes directes de modèles de pointe.
Scores Codex et Gemma par catégorie
| Catégorie | Codex | Gemma |
|---|---|---|
| Métarecherche | 0,000 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens strict) | 0,000 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens large) | 0,000 | 0,001 |
| Bibliométrie | 0,000 | 0,000 |
| Études des sciences et des technologies | 0,000 | 0,000 |
| Communication savante | 0,000 | 0,000 |
| Science ouverte | 0,001 | 0,000 |
| Intégrité de la recherche | 0,000 | 0,000 |
| Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger) | 0,000 | 0,000 |
Scores machine (provisoires)
Les deux têtes enseignantes du modèle étudiant, lues sur ce travail. Un score ordonne la base pour la relecture; il n'affirme jamais une catégorie, et le statut de validation accompagne chaque rangée tel quel.
Scores de référence d'un modèle non mature (critères de maturité non atteints, 7 itérations). Un score ordonne; il n'affirme jamais une catégorie.
score_only:v0-immature-baseline · tel quel depuis la passe de notation : score_only signifie que le nombre peut ordonner les travaux, et qu'aucune étiquette de catégorie n'en découleClassification
machine, non validéePrédiction automatique; un appel candidat d’une seule tête enseignante, pas un consensus.
Le détail, modèle par modèle et score par score, se trouve en fin de page sous « Comment cette classification a été obtenue ».