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光适应和暗适应的细菌视紫红质及其主要光产物中的视网膜光异构化与抗衡离子质子化

Nature Communications ( IF 14.7 ) Pub Date : 2024-03-08 , DOI: 10.1038/s41467-024-46061-w
Partha Malakar 1 , Samira Gholami 2 , Mohammad Aarabi 2 , Ivan Rivalta 2, 3 , Mordechai Sheves 4 , Marco Garavelli 2 , Sanford Ruhman 1
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细菌视紫红质被发现于 50 多年前,是第一个被认可且研究最广泛的微生物视网膜蛋白。作为光激活质子泵,它代表了典型的离子泵系统。在这里,我们将细菌视紫红质光适应和暗适应形式的光化学动力学与第一个亚稳态光循环中间体“K”的光化学动力学进行了比较。我们观察到,在黑暗中,视网膜从生物活性全反式 15-anti热双异构化为 13- cis、15-syn后,光化学反应甚至比前者的约 0.5 ps 衰减更快,表现出弹道波包曲线穿越到基态。相反,含有 13-顺式、15-反式发色团的 K 的光激发导致显着的多指数激发态衰减,包括慢得多的阶段。 QM/MM 计算旨在解释这些结果,强调了质子化的关键作用,表明经典的四极抗衡离子模型很难再现光谱数据和动力学。 ASP212 的单质子化纠正了差异并预测了与实验观察结果一致的三重基态结构异质性。这些发现促使人们重新评估细菌视紫红质中的反离子质子化,并有助于更广泛地了解其光化学动力学。





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更新日期:2024-03-08
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