Excited state proton transfer in the red fluorescent protein mKeima.
Excited state proton transfer in the red fluorescent protein mKeima.
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DOI：
10.1021/ja904665x
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发表时间：
2009-09-23
影响因子：
15
通讯作者：
Remington, S. James
中科院分区：
文献类型：
--
作者：
Henderson, J. Nathan;Osborn, Maire F.;Koon, Nayden;Gepshtein, Rinat;Huppert, Dan;Remington, S. James
mKeima是一种不寻常的单体红色荧光蛋白（λemmax ~620 nm），在蓝色（λexmax ~440 nm）中最大激发。大的斯托克斯位移表明发色团通常是质子化的。mKeima的1.63 μ m分辨率结构揭示了嵌入在一种新的氢键网络中的发色团，不同于GFP，它可以支持从发色团羟基通过Ser 142到Asp 157的质子转移。在低温下，发射包含绿色成分（λemmax ~535 nm），通过氘取代增强，推测是由于质子转移效率降低。超快泵浦/探测研究揭示了在610 nm的发射寿命~4 ps的上升分量，表征质子转移的速率。Asp 157突变为中性Asn将发色团的静止电荷状态改变为阴离子（λexmax ~565 nm，λemmax ~620 nm）。因此，激发态质子转移（ESPT）解释了大的斯托克斯位移。这项工作明确的特点绿色发射的质子化酰亚胺发色团的红色荧光蛋白。
mKeima is an unusual monomeric red fluorescent protein (λemmax ~620 nm) that is maximally excited in the blue (λexmax ~440 nm). The large Stokes shift suggests that the chromophore is normally protonated. A 1.63 Å resolution structure of mKeima reveals the chromophore to be imbedded in a novel hydrogen bond network, different than in GFP, which could support proton transfer from the chromophore hydroxyl, via Ser142, to Asp157. At low temperatures the emission contains a green component (λemmax ~535 nm), enhanced by deuterium substitution, presumably resulting from reduced proton transfer efficiency. Ultrafast pump/probe studies reveal a rising component in the 610 nm emission with lifetime ~4 ps, characterizing the rate of proton transfer. Mutation of Asp157 to neutral Asn changes the chromophore resting charge state to anionic (λexmax ~565 nm, λemmax ~620 nm). Thus, excited state proton transfer (ESPT) explains the large Stokes shift. This work unambiguously characterizes green emission from the protonated acylimine chromophore of red fluorescent proteins.
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