Radical Scavenging Could Answer the Challenge Posed by Electron-Electron Dipolar Interactions in the Cryptochrome Compass Model.
Radical Scavenging Could Answer the Challenge Posed by Electron-Electron Dipolar Interactions in the Cryptochrome Compass Model.
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DOI：
10.1021/jacsau.1c00332
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发表时间：
2021-11-22
期刊：
影响因子：
8
通讯作者：
Kattnig DR
中科院分区：
文献类型：
--
作者：
Babcock NS;Kattnig DR
许多鸟类被赋予了视觉磁感觉，这可能利用了隐花色素蛋白中的磁敏自由基重组过程。在这个被广泛接受但未经证实的模型中，地磁敏感性被认为是由一对自由基的复合率的变化引起的，其未成对的电子自旋通过超精细相互作用耦合到核自旋，在地磁场中进行相干的单线态-三线态相互转换。然而，这种传统的自由基对机制（RPM）的模拟预测只有微小的磁敏现实条件下，因为RPM的方向灵敏度强烈抑制的内在的电子-电子偶极（EED）的相互作用，怀疑其可行性作为一个磁传感器。我们展示了如何克服这种RPM抑制问题的三个自由基系统中，第三个“清道夫”自由基与一个成员的主要对反应。我们用这一发现来预测大量的磁场效应，超过了RPM的存在下，EED的相互作用在动物隐花色素。
Many birds are endowed with a visual magnetic sense that may exploit magnetosensitive radical recombination processes in the protein cryptochrome. In this widely accepted but unproven model, geomagnetic sensitivity is suggested to arise from variations in the recombination rate of a pair of radicals, whose unpaired electron spins undergo coherent singlet–triplet interconversion in the geomagnetic field by coupling to nuclear spins via hyperfine interactions. However, simulations of this conventional radical pair mechanism (RPM) predicted only tiny magnetosensitivities for realistic conditions because the RPM’s directional sensitivity is strongly suppressed by the intrinsic electron–electron dipolar (EED) interactions, casting doubt on its viability as a magnetic sensor. We show how this RPM-suppression problem is overcome in a three-radical system in which a third “scavenger” radical reacts with one member of the primary pair. We use this finding to predict substantial magnetic field effects that exceed those of the RPM in the presence of EED interactions in animal cryptochromes.
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