Tryptophan to Tryptophan Hole Hopping in an Azurin Construct.
Tryptophan to Tryptophan Hole Hopping in an Azurin Construct.
复制标题
DOI：
10.1021/acs.jpcb.3c06568
复制
发表时间：
2024-01-11
影响因子：
3.3
通讯作者：
Vlcek, Antonin
中科院分区：
文献类型：
--
作者：
Melcak, Martin;Sebesta, Filip;Heyda, Jan;Gray, Harry B.;Zalis, Stanislav;Vlcek, Antonin
用量子力学/分子力学/分子动力学（QM/MM/MD）方法研究了天青蛋白[ReI（H126）（CO）3（dmp）]（W124）（W122）CuI（dmp = 4，7-Me 2 - 1，10-菲咯啉）中色氨酸残基与中性色氨酸残基之间的电子转移.我们专注于W124·+<$W122 ET，这是光化学空穴跳跃过程的中间步骤 *ReII（CO）3（dmp·-）<$W124 <$W122 <$CuI，其中连续跳跃相当于单步隧穿的近10，000倍加速（ACS Cent. Sci. 2019，5，192-200）。根据实验结果，UKS-DFT QM/MM/MD模拟确定了W124·+ParticipW 122 ET平衡的正向和反向步骤，以及反向ET ReI（CO）3（dmp·-）→ W124·+恢复 *ReII（CO）3（dmp·-）。两个吲哚分子之间的强电子耦合（在交叉区≥40 meV）使生成的W 124·+<$W 122 ET绝热。的两个氧化还原状态的能量被驱动到简并的静电势波动在两个吲哚，主要是由水溶剂化，与贡献的蛋白质动力学在W122附近。ET概率取决于Re（CO）3（dmp）相对于W124的取向，并且其旋转会降低跳跃产额。与空穴跳跃在自然系统中的比较揭示了结构和动力学因素，设计高效的空穴跳跃过程是很重要的。
Electron transfer (ET) between neutral and cationic tryptophan residues in the azurin construct [ReI(H126)(CO)3(dmp)](W124)(W122)CuI (dmp = 4,7-Me2-1,10-phenanthroline) was investigated by Born–Oppenheimer quantum-mechanics/molecular mechanics/molecular dynamics (QM/MM/MD) simulations. We focused on W124•+ ← W122 ET, which is the middle step of the photochemical hole-hopping process *ReII(CO)3(dmp•–) ← W124 ← W122 ← CuI, where sequential hopping amounts to nearly 10,000-fold acceleration over single-step tunneling (ACS Cent. Sci. 2019, 5, 192–200). In accordance with experiments, UKS-DFT QM/MM/MD simulations identified forward and reverse steps of W124•+ ↔ W122 ET equilibrium, as well as back ET ReI(CO)3(dmp•–) → W124•+ that restores *ReII(CO)3(dmp•–). Strong electronic coupling between the two indoles (≥40 meV in the crossing region) makes the productive W124•+ ← W122 ET adiabatic. Energies of the two redox states are driven to degeneracy by fluctuations of the electrostatic potential at the two indoles, mainly caused by water solvation, with contributions from the protein dynamics in the W122 vicinity. ET probability depends on the orientation of Re(CO)3(dmp) relative to W124 and its rotation diminishes the hopping yield. Comparison with hole hopping in natural systems reveals structural and dynamics factors that are important for designing efficient hole-hopping processes.
登录
查看更多内容
影响因子：
3.3
作者：
Lacombat, Fabien;Espagne, Agathe;Essen, Lars-Oliver
通讯作者：
Essen, Lars-Oliver
DOI：
10.1073/pnas.1311073110
发表时间：
2013-08-06
影响因子：
11.1
作者：
Liu, Zheyun;Tan, Chuang;Zhong, Dongping
通讯作者：
Zhong, Dongping
DOI：
10.1063/5.0055522
发表时间：
2021-08-28
期刊：
The Journal of chemical physics
影响因子：
--
作者：
通讯作者：
--
溶剂驱动力确保在植物隐色素中快速形成持久且分离良好的自由基对
影响因子：
15
作者：
Luedemann, Gesa;Solov'yov, Ilia A.;Elstner, Marcus
通讯作者：
Elstner, Marcus
影响因子：
4.4
作者：
Adamo, C;Scuseria, GE;Barone, V
通讯作者：
Barone, V