Influence of Heterogeneity on the Ultrafast Photoisomerization Dynamics of Pfr in Cph1 Phytochrome
Influence of Heterogeneity on the Ultrafast Photoisomerization Dynamics of Pfr in Cph1 Phytochrome
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异质性对 Cph1 光敏色素中 Pfr 超快光异构化动力学的影响
DOI：
10.1111/php.12743
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发表时间：
2017
影响因子：
3.3
通讯作者：
Karsten
中科院分区：
文献类型：
--
作者：
Stensitzki;Wölke;Anna Lena;Ernst-Walter;Hughes;Mroginski;Maria Andrea;Karsten
蛋白质结合发色团的光异构化是许多光感受器中光传感和信号传导的基础。通过环 C 和 D 之间的次甲基桥的光异构化，光敏色素光感受器可以在 Pr 和 Pfr 态之间可逆地进行光转换。Pr 和 Pfr 的发色团的基态异质性已被报道。在这里，我们报告了超快可见光（Vis）泵浦探针和飞秒偏振分辨可见光泵红外（IR）探针对天然和具有未标记PCB发色团的13C/15N标记的Cph1光敏色素中Pfr光反应的研究，展示了不同的S0底物，Pfr-I和Pfr-II，具有不同的IR吸收，环D的羰基振动的方向和动力学。我们推导出时间0.24 ps、0.7 ps 和 6 ps 的常数描述了完整的初始光反应。我们确定了 Pfr-I 的异构化途径为 0.7 ps，Pfr-II 的沉默动力学为 6 ps。我们讨论了 Pfr 亚态的不同起源，并支持 D 环的不同面方向。该模型为 Pfr-I 提供了 38% 的量子产率，与电子激发态下约 35% 的 D 环旋转一致。我们暂时将沉默形式 Pfr-II 指定为暗适应状态，该状态可以在光吸收后转化为 Pfr-I。
Photoisomerization of a protein‐bound chromophore is the basis of light sensing and signaling in many photoreceptors. Phytochrome photoreceptors can be photoconverted reversibly between the Pr and Pfr states through photoisomerization of the methine bridge between rings C and D. Ground‐state heterogeneity of the chromophore has been reported for both Pr and Pfr. Here, we report ultrafast visible (Vis) pump–probe and femtosecond polarization‐resolved Vis pump–infrared (IR) probe studies of the Pfr photoreaction in native and13C/15N‐labeled Cph1 phytochrome with unlabeled PCB chromophore, demonstrating different S0substates, Pfr‐I and Pfr‐II, with distinct IR absorptions, orientations and dynamics of the carbonyl vibration of ring D. We derived time constants of 0.24 ps, 0.7 ps and 6 ps, describing the complete initial photoreaction. We identified an isomerizing pathway with 0.7 ps for Pfr‐I, and silent dynamics with 6 ps for Pfr‐II. We discuss different origins of the Pfr substates, and favor different facial orientations of ring D. The model provides a quantum yield for Pfr‐I of 38%, in line with ~35% ring D rotation in the electronic excited state. We tentatively assign the silent form Pfr‐II to a dark‐adapted state that can convert to Pfr‐I upon light absorption.
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影响因子：
15
作者：
Mirka Neumann-Verhoefen;Karsten Neumann;C. Bamann;I. Radu;J. Heberle;E. Bamberg;J. Wachtveitl
通讯作者：
Mirka Neumann-Verhoefen;Karsten Neumann;C. Bamann;I. Radu;J. Heberle;E. Bamberg;J. Wachtveitl
DOI：
10.1063/1.4948338
发表时间：
2016-07
期刊：
Structural dynamics (Melville, N.Y.)
影响因子：
--
作者：
Stensitzki T;Yang Y;Muders V;Schlesinger R;Heberle J;Heyne K
通讯作者：
Heyne K
影响因子：
3.8
作者：
Mroginski, M. A.;von Stetten, D.;Hildebrandt, P.
通讯作者：
Hildebrandt, P.
影响因子：
5.4
作者：
Hahn, J;Strauss, HM;Hughes, J
通讯作者：
Hughes, J
影响因子：
5
作者：
Velazquez Escobar F;von Stetten D;Günther-Lütkens M;Keidel A;Michael N;Lamparter T;Essen LO;Hughes J;Gärtner W;Yang Y;Heyne K;Mroginski MA;Hildebrandt P
通讯作者：
Hildebrandt P