Retinal photoisomerization versus counterion protonation in light and dark-adapted bacteriorhodopsin and its primary photoproduct

细菌视紫红质 质子化 光异构化 光化学 发色团 反离子 光激发 化学 亚稳态 激发态 异构化 基态 质子 化学物理 暗状态 离子 物理 原子物理学 生物化学 有机化学 量子力学 催化作用
作者
Partha Malakar,Samira Gholami,Mohammad Aarabi,Ivan Rivalta,Mordechai Sheves,Marco Garavelli,Sanford Ruhman
出处
期刊:Nature Communications [Nature Portfolio]
卷期号:15 (1) 被引量:8
标识
DOI:10.1038/s41467-024-46061-w
摘要

Abstract Discovered over 50 years ago, bacteriorhodopsin is the first recognized and most widely studied microbial retinal protein. Serving as a light-activated proton pump, it represents the archetypal ion-pumping system. Here we compare the photochemical dynamics of bacteriorhodopsin light and dark-adapted forms with that of the first metastable photocycle intermediate known as “K”. We observe that following thermal double isomerization of retinal in the dark from bio-active all- trans 15-anti to 13- cis, 15-syn , photochemistry proceeds even faster than the ~0.5 ps decay of the former, exhibiting ballistic wave packet curve crossing to the ground state. In contrast, photoexcitation of K containing a 13- cis , 15 -anti chromophore leads to markedly multi-exponential excited state decay including much slower stages. QM/MM calculations, aimed to interpret these results, highlight the crucial role of protonation, showing that the classic quadrupole counterion model poorly reproduces spectral data and dynamics. Single protonation of ASP212 rectifies discrepancies and predicts triple ground state structural heterogeneity aligning with experimental observations. These findings prompt a reevaluation of counter ion protonation in bacteriorhodopsin and contribute to the broader understanding of its photochemical dynamics.
最长约 10秒,即可获得该文献文件

科研通智能强力驱动
Strongly Powered by AbleSci AI
科研通是完全免费的文献互助平台,具备全网最快的应助速度,最高的求助完成率。 对每一个文献求助,科研通都将尽心尽力,给求助人一个满意的交代。
实时播报
2秒前
勤恳的雪卉完成签到,获得积分0
8秒前
stoneff612发布了新的文献求助10
8秒前
8秒前
10秒前
盛夏如花发布了新的文献求助10
11秒前
侃侃完成签到,获得积分10
17秒前
tdtk发布了新的文献求助10
17秒前
stoneff612完成签到,获得积分20
17秒前
WeiZENG完成签到,获得积分10
17秒前
小半完成签到,获得积分10
18秒前
20秒前
Zoeytam完成签到,获得积分10
25秒前
26秒前
充电宝应助辛坦夫采纳,获得10
26秒前
脾气暴躁的小兔完成签到,获得积分10
28秒前
Gesj应助白泽阳采纳,获得10
29秒前
CikY完成签到,获得积分10
31秒前
31秒前
xx完成签到 ,获得积分10
35秒前
欣妹儿发布了新的文献求助10
36秒前
成就小懒虫完成签到,获得积分10
37秒前
Cao完成签到 ,获得积分10
38秒前
默默灭绝完成签到 ,获得积分10
38秒前
小杜小杜完成签到,获得积分20
39秒前
40秒前
在水一方应助淘金者1314采纳,获得10
40秒前
忠诚的谢夫涅完成签到,获得积分10
42秒前
fun完成签到,获得积分10
42秒前
fun发布了新的文献求助10
45秒前
希望天下0贩的0应助cdercder采纳,获得20
46秒前
斯文败类应助苻新竹采纳,获得10
46秒前
大模型应助AA1Z采纳,获得10
47秒前
48秒前
Dream完成签到,获得积分10
49秒前
文艺点点完成签到,获得积分10
49秒前
隐形曼青应助王迪采纳,获得10
52秒前
54秒前
香蕉觅云应助淳于傲之采纳,获得10
58秒前
墨尘发布了新的文献求助10
58秒前
高分求助中
【此为提示信息,请勿应助】请按要求发布求助,避免被关 20000
Les Mantodea de Guyane Insecta, Polyneoptera 2500
Computational Atomic Physics for Kilonova Ejecta and Astrophysical Plasmas 500
Technologies supporting mass customization of apparel: A pilot project 450
Cybersecurity Blueprint – Transitioning to Tech 400
Mixing the elements of mass customisation 400
Периодизация спортивной тренировки. Общая теория и её практическое применение 310
热门求助领域 (近24小时)
化学 材料科学 医学 生物 工程类 有机化学 物理 生物化学 纳米技术 计算机科学 化学工程 内科学 复合材料 物理化学 电极 遗传学 量子力学 基因 冶金 催化作用
热门帖子
关注 科研通微信公众号,转发送积分 3782317
求助须知:如何正确求助?哪些是违规求助? 3327805
关于积分的说明 10233193
捐赠科研通 3042700
什么是DOI,文献DOI怎么找? 1670153
邀请新用户注册赠送积分活动 799658
科研通“疑难数据库(出版商)”最低求助积分说明 758876