Failure of the IDA in FRET Systems at Close Inter-Dye Distances Is Moderated by Frequent Low κ(2) Values.
Failure of the IDA in FRET Systems at Close Inter-Dye Distances Is Moderated by Frequent Low κ(2) Values.
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FRET 系统中染料间距离较近时 IDA 的故障受到频繁的低 κ(2) 值的影响
DOI：
10.1021/acs.jpcb.6b05754
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发表时间：
2016
期刊：
影响因子：
--
通讯作者：
C. M. Marian
中科院分区：
文献类型：
--
作者：
J. D. Spiegel;S. Fulle;M. Kleinschmidt;H. Gohlke;C. M. Marian
福斯特共振能量转移（FRET）进行了分析，在距离和取向相关的相互作用之间的跃迁偶极矩的参与供体和受体分子。然而，理想偶极近似（IDA）是已知的失败，在短的施主-受主距离。在这项工作中，我们模型FRET在Cy 5和Alexa Fluor 488标记的双链RNA通过组合的分子动力学（MD）模拟和量子化学计算涉及IDA以及更复杂的单体跃迁密度（MTD）的方法。为此，染料的松弛基态几何形状被拟合到基于MD的结构。虽然IDA和MTD结果之间的重大偏差可以观察到个人快照，统计影响的失败的FRET率是可以忽略不计的，在所选的例子。我们的研究结果清楚地表明，基于IDA的Fo Prster模型仍然可以应用到系统与小的供体-受体的距离，只要染料不被困在安排与高IDA故障和相对的过渡偶极取向的分布是相当各向同性。
Förster resonance energy transfer (FRET) is analyzed in terms of distance- and orientation-dependent interactions between the transition dipole moments of the involved donor and acceptor molecules. However, the ideal dipole approximation (IDA) is known to fail at short donor–acceptor distances. In this work, we model FRET in a Cy5- and Alexa Fluor 488-labeled double-stranded RNA by means of combined molecular dynamics (MD) simulations and quantum-chemical calculations involving the IDA as well as the more sophisticated monomer transition density (MTD) approach. To this end, the relaxed ground-state geometries of the dyes were fitted to the MD-based structures. Although substantial deviations between IDA and MTD results can be observed for individual snapshots, the statistical impact of the failure on the FRET rates is negligible in the chosen examples. Our results clearly demonstrate that the IDA-based Förster model can still be applied to systems with small donor–acceptor distances, provided that the dyes are not trapped in arrangements with a high IDA failure and that the distribution of the relative transition dipole orientations is fairly isotropic.
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