1. На главную
  2. Электронные версии
  3. Химическая физика
  4. T. 42, № 6, 2023

Химическая физика, 2023, T. 42, № 6, стр. 63-76

Температурная зависимость нелинейного характера динамики дезактивации возбужденных состояний триптофана в различных средах

В. В. Горохов 1, П. П. Нокс 1, Б. Н. Корватовский 1, Н. Х. Сейфуллина 1, С. Н. Горячев 1, Н. П. Гришанова 1, В. З. Пащенко 1, *, А. Б. Рубин 1

1 Московский государственный университет им. М.В. Ломоносова
Москва, Россия

* E-mail: vz.paschenko@gmail.com

Поступила в редакцию 11.01.2022
После доработки 18.01.2022
Принята к публикации 20.01.2022

Аннотация

Представлен обзор работ авторского коллектива по исследованию динамики возбужденных состояний триптофана в различных растворителях в зависимости от температуры (–170÷+20 °С). Был обнаружен антибатный ход температурных зависимостей времен затухания двух компонент (быстрой и средней) флуоресценции триптофана в температурном диапазоне от –60 до +10 °C. Третья, медленная, компонента показывала слабую зависимость от температуры. Антибатное поведение времен затухания двух компонент кинетики флуоресценции моделировали в предположении, что в определенном температурном интервале происходит переход части молекул триптофана, находящихся в возбужденном состоянии, из коротковолновой ротамерной B-формы, обладающей коротким временем жизни флуоресценции, в длинноволновую ротамерную R-форму с промежуточным временем жизни флуоресценции. Для объяснения наблюдаемых изменений в спектрах и длительности флуоресценции триптофана в зависимости от температуры была также разработана новая модель переходов между возбужденным и основным состояниями с привлечением состояния с переносом заряда (CTS), учитывающая нелинейный характер динамики этих переходов. В данных процессах важную роль играет взаимодействие молекул триптофана с его микроокружением, а также перестройки в системе водородных связей в окружении молекулы триптофана. Выделены три основные спектральные области флуоресценции триптофана, отличающиеся различным поведением температурных зависимостей скоростей перехода из возбужденного состояния триптофана в CTS. Показана ключевая роль динамики системы водородных связей, определяющих нелинейный характер изменения параметров флуоресценции триптофана в выделенных спектральных областях.

Ключевые слова: триптофан, кинетика флуоресценции, температурная зависимость, водородные связи, молекулярная динамика.

Список литературы

  1. Frauenfelder H., McMahon B. // Proc. Natl. Acad. Sci. USA. 1998. V. 95. P. 4795.

  2. Fitter J., Lechner R.E., Buldt G., Dencher N.A. // Ibid. 1996. V. 93. P. 7600.

  3. Frauenfelder H., Sligar S.G., Wolynes P.G. // Science. 1991. V. 254. P. 1598.

  4. Jackson T.A., Lim M., Anfinrud P.A. // Chem. Phys. 1994. V. 180. P. 131.

  5. Johnson J.B., Lamb D.C., Frauenfelder H. et al. //Biophys. J. 1996. V. 71. P. 1563.

  6. Paciarony A., Cinelli S., Onori G. // Biophys. J. 2002. V. 83. P. 1157.

  7. Palazzo G., Mallardi A., Hochkoeppler A.et al. // Biophys. J. 2002. V. 82. P. 558.

  8. Kriegl J.M., Forster F.K., Nienhaus G.U. // Biophys. J. 2003. V. 85. P. 1851.

  9. Mei G., Di Venere A., Agro A.F., De Matteis F., Rosato N. // J. Fluorescence. 2003. V. 13. P. 467.

  10. Malferrari M., Savitsky A., Mamedov M.D. et al. // Biochim. Biophys. Acta. 2016. V. 1857. P. 1440.

  11. Schlamadinger D.E., Gable J.E., Kim J.E. // J. Phys. Chem. B. 2009. V. 113. P. 14769.

  12. Dashnau J.L., Zelent B., Vanderkooi J.M. // Biophys. Chem. 2005. V. 114. P. 71.

  13. Chen Y., Barkley M.D. // Biochemistry. 1998. V. 3. P. 9976.

  14. Бурштейн Э.А. // Молекуляр. биология. 1983. Т. 17. С. 455.

  15. Нокс П.П., Корватовский Б.Н., Красильников П.М. и др. // ДАН. 2016. V. 467. P. 350.

  16. Гольданский В.И., Кузьмин В.В. // УФН. 1989. Т. 157. С. 3.

  17. Szabo A.G., Rayner D.M. // J. Amer. Chem. Soc. 1980. V. 102. P. 554.

  18. Gudgin E., Lopez-Deigado R., Ware W.R. // Phys. Chem. 1983. V. 87. P. 1559.

  19. Petrich J.W., Chang M.C., McDonald D.B., Fleming G.R. // J. Amer. Chem. Soc. 1983. V. 105. P. 3824.

  20. Ross J.A., Jameson D.M. // Photochem. Photobiol. Sci. 2008. V. 7. P. 1301.

  21. Hellings M., De Maeyer M., Verheyden S. // Biophys. J. 2003. V. 85. P. 1894.

  22. Liu T., Callis P.R., Hesp B.H., de Groot M. // J. Amer. Chem. Soc. 2005. V. 127. P. 4104.

  23. Pan C.-P., Muino P.L., Barkley M.D., Callis P.R. // J. Phys. Chem. B. 2011. V. 115. P. 3245.

  24. Kadyan A., Juneja S., Pandey S.J. // Phys. Chem. B. 2019. V. 123. P. 7578.

  25. Нокс П.П., Лукашев Е.П., Корватовский Б.Н. и др. // Биофизика. 2016. Т. 61. С. 1118.

  26. Olsson C., Jansson H., Swenson J. // J. Phys. Chem. B. 2016. V. 120. P. 4723.

  27. Physical properties of glycerine and its solutions. N.Y.: GlycerineProducers’ Association, 1963.

  28. Havemeyer R.N. // J. Pharmaceutic. Sci. 1966. V. 55. P. 851.

  29. Towey J.J., Soper A.K., Dougan L. // J. Phys.Chem. B. 2016. V. 120. P. 4439.

  30. Краснов К.С. Физическая химия. Т. 1. М.: Высш. шк., 2001.

  31. Adams P.D., Chen Y., Ma K., Zagorski M.G et al. // JACS. 2002. V. 124. P. 9278.

  32. Hayward B.J., Henry B.B.// Chem. Phys. 1976. V. 12. P. 387.

  33. Тарасевич Б.Н. ИК спектры основных классов органических соединений. Справочные материалы. М.: Хим. факультет МГУ, 2012.

  34. Горохов В.В., Нокс П.П., Корватовский Б.Н. и др. // Биохимия. 2017. Т. 82. С. 1615.

  35. Hilairea M.R., Ahmed I.A., Lina C.-W. et al. // Proc. Natl. Acad. Sci. USA. 2017. V. 114. P. 6005.

  36. Callis P.R. // J. Mol. Struct. 2014. V. 1077. P. 22.

  37. Liu H., Zhang H., Jin B. // Spectrochim. Acta, Part A. 2013. V. 106. P. 54.

  38. Doster W., Settles M. // Biochim. Biophys. Acta. 2005. V. 1749. P. 173.

  39. Блинц Р., Жекш Б. Сегнетоэлектрики и антисегнетоэлектрики. Динамика решетки. М.: Мир, 1975.

  40. Knox P.P., Gorokhov V.V., Korvatovsky B.N. et al. // J. Photochem. Photobiol., A. 2020. V. 393. P. 112435.

  41. Knox P.P., Lukashev E.P., Gorokhov V.V. et al. // J. Photochem. Photobiol. B. 2018. V. 189. P. 145.

  42. Горохов В.В., Корватовский Б.Н., Нокс П.П. и др. // Докл. РАН. Науки о жизни. 2021. Т. 498. С. 19.

  43. Пащенко В.З., Горохов В.В., Корватовский Б.Н. и др. // Биофизика. 2021. Т. 66. С. 454.

  44. Han K.L., Zhao G.J. Hydrogen Bonding and Transfer in the Excited State. Chichester, UK: John Wiley&Sons Ltd., 2011.

  45. Krasilnikov P.M., Knox P.P., Rubin A.B. // Photochem. Photobiol. Sci. 2009. V. 8. P. 181.

  46. Рубин А.Б. Биофизика. Т. 3. М.: Высш. шк., 2013.

Дополнительные материалы отсутствуют.

Инструменты

следующая статья выпуска предыдущая статья выпуска содержание выпуска

Химическая физика

Архивы выпусков Информация о журнале Отправить рукопись в журнал