Our official English website, www.x-mol.net, welcomes your
feedback! (Note: you will need to create a separate account there.)
Nuclear spin-hyperpolarization generated in a flavoprotein under illumination: experimental field-dependence and theoretical level crossing analysis.
Scientific Reports ( IF 3.8 ) Pub Date : 2019-12-05 , DOI: 10.1038/s41598-019-54671-4 Yonghong Ding 1 , Alexey S Kiryutin 2, 3 , Alexandra V Yurkovskaya 2, 3 , Denis V Sosnovsky 2, 3 , Renad Z Sagdeev 2, 3 , Saskia Bannister 4 , Tilman Kottke 4 , Rajiv K Kar 5 , Igor Schapiro 5 , Konstantin L Ivanov 2, 3 , Jörg Matysik 1
Scientific Reports ( IF 3.8 ) Pub Date : 2019-12-05 , DOI: 10.1038/s41598-019-54671-4 Yonghong Ding 1 , Alexey S Kiryutin 2, 3 , Alexandra V Yurkovskaya 2, 3 , Denis V Sosnovsky 2, 3 , Renad Z Sagdeev 2, 3 , Saskia Bannister 4 , Tilman Kottke 4 , Rajiv K Kar 5 , Igor Schapiro 5 , Konstantin L Ivanov 2, 3 , Jörg Matysik 1
Affiliation
|
The solid-state photo-chemically induced dynamic nuclear polarization (photo-CIDNP) effect generates non-equilibrium nuclear spin polarization in frozen electron-transfer proteins upon illumination and radical-pair formation. The effect can be observed in various natural photosynthetic reaction center proteins using magic-angle spinning (MAS) nuclear magnetic resonance (NMR) spectroscopy, and in a flavin-binding light-oxygen-voltage (LOV) domain of the blue-light receptor phototropin. In the latter system, a functionally instrumental cysteine has been mutated to interrupt the natural cysteine-involving photochemistry allowing for an electron transfer from a more distant tryptophan to the excited flavin mononucleotide chromophore. We explored the solid-state photo-CIDNP effect and its mechanisms in phototropin-LOV1-C57S from the green alga Chlamydomonas reinhardtii by using field-cycling solution NMR. We observed the 13C and, to our knowledge, for the first time, 15N photo-CIDNP signals from phototropin-LOV1-C57S. Additionally, the 1H photo-CIDNP signals of residual water in the deuterated buffer of the protein were detected. The relative strengths of the photo-CIDNP effect from the three types of nuclei, 1H, 13C and 15N were measured in dependence of the magnetic field, showing their maximum polarizations at different magnetic fields. Theoretical level crossing analysis demonstrates that anisotropic mechanisms play the dominant role at high magnetic fields.
中文翻译：
黄素蛋白在光照下产生的核自旋超极化：实验场依赖性和理论水平交叉分析。
固态光化学诱导的动态核极化（photo-CIDNP）效应在照明和自由基对形成后在冻结的电子转移蛋白中产生非平衡核自旋极化。可以在各种自然光合作用中心蛋白中使用魔角旋转（MAS）核磁共振（NMR）光谱以及在蓝光受体光蛋白的黄素结合光氧电压（LOV）域中观察到这种作用。在后一种系统中，对功能性半胱氨酸进行了突变，以中断涉及自然半胱氨酸的光化学反应，从而使电子能够从更远的色氨酸转移到激发的黄素单核苷酸发色团上。我们利用场循环溶液NMR研究了绿藻莱茵衣藻的光蛋白-LOV1-C57S中的固态光CIDNP效应及其机理。我们观察到了13C，并且据我们所知，这是第一次观察到来自Phototropin-LOV1-C57S的15N photo-CIDNP信号。另外，检测到了氘化蛋白质缓冲液中残留水的1H photo-CIDNP信号。根据磁场测量了三种类型的原子核（1H，13C和15N）的光CIDNP效应的相对强度，显示了它们在不同磁场下的最大极化强度。理论水平交叉分析表明，各向异性机制在强磁场中起主导作用。来自Phototropin-LOV1-C57S的15N photo-CIDNP信号。另外，检测到了氘化蛋白质缓冲液中残留水的1H photo-CIDNP信号。根据磁场测量了三种类型的原子核（1H，13C和15N）的光CIDNP效应的相对强度，显示了它们在不同磁场下的最大极化强度。理论水平交叉分析表明，各向异性机制在强磁场中起主导作用。来自Phototropin-LOV1-C57S的15N photo-CIDNP信号。另外，检测到了氘化蛋白质缓冲液中残留水的1H photo-CIDNP信号。根据磁场测量了三种类型的原子核（1H，13C和15N）的光CIDNP效应的相对强度，显示了它们在不同磁场下的最大极化强度。理论水平交叉分析表明，各向异性机制在强磁场中起主导作用。显示它们在不同磁场下的最大极化。理论水平交叉分析表明，各向异性机制在强磁场中起主导作用。显示它们在不同磁场下的最大极化。理论水平交叉分析表明，各向异性机制在强磁场中起主导作用。
更新日期：2019-12-05
中文翻译：
黄素蛋白在光照下产生的核自旋超极化：实验场依赖性和理论水平交叉分析。
固态光化学诱导的动态核极化（photo-CIDNP）效应在照明和自由基对形成后在冻结的电子转移蛋白中产生非平衡核自旋极化。可以在各种自然光合作用中心蛋白中使用魔角旋转（MAS）核磁共振（NMR）光谱以及在蓝光受体光蛋白的黄素结合光氧电压（LOV）域中观察到这种作用。在后一种系统中，对功能性半胱氨酸进行了突变，以中断涉及自然半胱氨酸的光化学反应，从而使电子能够从更远的色氨酸转移到激发的黄素单核苷酸发色团上。我们利用场循环溶液NMR研究了绿藻莱茵衣藻的光蛋白-LOV1-C57S中的固态光CIDNP效应及其机理。我们观察到了13C，并且据我们所知，这是第一次观察到来自Phototropin-LOV1-C57S的15N photo-CIDNP信号。另外，检测到了氘化蛋白质缓冲液中残留水的1H photo-CIDNP信号。根据磁场测量了三种类型的原子核（1H，13C和15N）的光CIDNP效应的相对强度，显示了它们在不同磁场下的最大极化强度。理论水平交叉分析表明，各向异性机制在强磁场中起主导作用。来自Phototropin-LOV1-C57S的15N photo-CIDNP信号。另外，检测到了氘化蛋白质缓冲液中残留水的1H photo-CIDNP信号。根据磁场测量了三种类型的原子核（1H，13C和15N）的光CIDNP效应的相对强度，显示了它们在不同磁场下的最大极化强度。理论水平交叉分析表明，各向异性机制在强磁场中起主导作用。来自Phototropin-LOV1-C57S的15N photo-CIDNP信号。另外，检测到了氘化蛋白质缓冲液中残留水的1H photo-CIDNP信号。根据磁场测量了三种类型的原子核（1H，13C和15N）的光CIDNP效应的相对强度，显示了它们在不同磁场下的最大极化强度。理论水平交叉分析表明，各向异性机制在强磁场中起主导作用。显示它们在不同磁场下的最大极化。理论水平交叉分析表明，各向异性机制在强磁场中起主导作用。显示它们在不同磁场下的最大极化。理论水平交叉分析表明，各向异性机制在强磁场中起主导作用。
京公网安备 11010802027423号