Tyrosine 263 in Cyanobacterial Phytochrome Cph1 Optimizes Photochemistry at the prelumi‐R→lumi‐R Step
Tyrosine 263 in Cyanobacterial Phytochrome Cph1 Optimizes Photochemistry at the prelumi‐R→lumi‐R Step
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蓝藻光敏色素 Cph1 中的酪氨酸 263 可优化 prelumiâRâlumiâR 步骤的光化学
DOI：
10.1111/php.12263
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发表时间：
2014
影响因子：
3.3
通讯作者：
Hughes
中科院分区：
文献类型：
--
作者：
Sineshchekov;Mailliet;Psakis;Feilke;Kopycki;Zeidler;Hughes
我们报告了Cph 1光敏色素的PAS-GAF-PHY传感模块的低温荧光光谱研究，其Y263 F突变体（均具有已知的3D结构）以及Y263 H和Y263 S，以将其光化学参数与分子内相互作用联系起来。在低温下，没有一种全蛋白表现出光化学活性，Pr→ lumi-R光反应的活化能垒（2.5-3.1 kJ mol−1）和荧光量子产率（0.29-0.42）相似。突变对Pr→Pfr光转换效率（ΦPr→Pfr）的影响主要在对应于能量表面的圆锥形交叉点的prelumi-RS 0分叉点处观察到，在该点处分子弛豫以形成lumi-R或Pr，使ΦPr→ Pfr从野生型的0.13降低到突变体的0.05-0.07。我们认为Pr* S1激发态的Ea活化势垒可能对应于D-环（C19）羰基- H290氢键，也可能对应于C和D环上C131/C171甲基所引起的位阻。酪氨酸羟基的关键作用可以是在prelumi-R分叉点，以优化光过程的产率和以lumi-R形式的能量储存，用于随后的重排过程，最终形成Pfr。
We report a low‐temperature fluorescence spectroscopy study of the PAS‐GAF‐PHY sensory module of Cph1 phytochrome, its Y263F mutant (both with known 3D structures) as well as Y263H and Y263S to connect their photochemical parameters with intramolecular interactions. None of the holoproteins showed photochemical activity at low temperature, and the activation barriers for the Pr→lumi‐R photoreaction (2.5–3.1 kJ mol−1) and fluorescence quantum yields (0.29–0.42) were similar. The effect of the mutations on Pr→Pfr photoconversion efficiency (ΦPr→Pfr) was observed primarily at the prelumi‐RS0bifurcation point corresponding to the conical intersection of the energy surfaces at which the molecule relaxes to form lumi‐R or Pr, lowering ΦPr→Pfrfrom 0.13 in the wild type to 0.05–0.07 in the mutants. We suggest that theEaactivation barrier in the Pr*S1excited state might correspond to the D‐ring (C19) carbonyl – H290 hydrogen bond or possibly to the hindrance caused by the C131/C171methyl groups of the C and D rings. The critical role of the tyrosine hydroxyl group can be at the prelumi‐R bifurcation point to optimize the yield of the photoprocess and energy storage in the form of lumi‐R for subsequent rearrangement processes culminating in Pfr formation.
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