Electronic Energy Migration in Microtubules

微管 微管蛋白 生物物理学 发色团 化学 色氨酸 光化学 光激发 聚合 化学物理 氨基酸 激发态 生物化学 有机化学 物理 原子物理学 聚合物 生物 细胞生物学
作者
Aarat P. Kalra,Alfy Benny,Sophie M. Travis,Eric A. Zizzi,Austin Morales-Sanchez,Daniel G. Oblinsky,Travis J. A. Craddock,Stuart R. Hameroff,M Bruce MacIver,Jack A. Tuszyński,Sabine Petry,Roger Penrose,Gregory D. Scholes
出处
期刊:ACS central science [American Chemical Society]
卷期号:9 (3): 352-361 被引量:39
标识
DOI:10.1021/acscentsci.2c01114
摘要

The repeating arrangement of tubulin dimers confers great mechanical strength to microtubules, which are used as scaffolds for intracellular macromolecular transport in cells and exploited in biohybrid devices. The crystalline order in a microtubule, with lattice constants short enough to allow energy transfer between amino acid chromophores, is similar to synthetic structures designed for light harvesting. After photoexcitation, can these amino acid chromophores transfer excitation energy along the microtubule like a natural or artificial light-harvesting system? Here, we use tryptophan autofluorescence lifetimes to probe energy hopping between aromatic residues in tubulin and microtubules. By studying how the quencher concentration alters tryptophan autofluorescence lifetimes, we demonstrate that electronic energy can diffuse over 6.6 nm in microtubules. We discover that while diffusion lengths are influenced by tubulin polymerization state (free tubulin versus tubulin in the microtubule lattice), they are not significantly altered by the average number of protofilaments (13 versus 14). We also demonstrate that the presence of the anesthetics etomidate and isoflurane reduce exciton diffusion. Energy transport as explained by conventional Förster theory (accommodating for interactions between tryptophan and tyrosine residues) does not sufficiently explain our observations. Our studies indicate that microtubules are, unexpectedly, effective light harvesters.

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
袁睿韬完成签到 ,获得积分10
刚刚
天天快乐应助Ayu采纳,获得10
刚刚
maoamo2024完成签到,获得积分10
1秒前
喵酱应助恐龙植树采纳,获得10
1秒前
ztww发布了新的文献求助10
1秒前
wangdongjiao完成签到,获得积分10
2秒前
Yang完成签到,获得积分10
2秒前
ding应助XY_zj采纳,获得10
2秒前
2秒前
李云穆完成签到,获得积分10
3秒前
金剑华完成签到 ,获得积分10
3秒前
3秒前
3秒前
清脆的语芙完成签到,获得积分10
4秒前
yoyo应助aaa采纳,获得10
4秒前
zz完成签到 ,获得积分10
5秒前
6秒前
22完成签到,获得积分20
6秒前
7秒前
称心谷南完成签到,获得积分10
7秒前
Z_butterfly完成签到,获得积分10
7秒前
诺姗姗发布了新的文献求助10
8秒前
戊烷完成签到,获得积分10
8秒前
飘逸数据线完成签到,获得积分10
8秒前
8秒前
机灵的鲜花完成签到,获得积分10
9秒前
林洁佳完成签到,获得积分10
9秒前
无语的断缘完成签到,获得积分10
9秒前
学习完成签到 ,获得积分10
9秒前
10秒前
jxlu完成签到,获得积分10
10秒前
sword完成签到,获得积分10
10秒前
领导范儿应助冷漠小饼干采纳,获得10
12秒前
12秒前
Tough完成签到 ,获得积分10
12秒前
kyokyoro完成签到,获得积分10
12秒前
由笙完成签到,获得积分20
12秒前
李健应助苗逍遥采纳,获得10
12秒前
12秒前
wbx完成签到,获得积分10
13秒前
高分求助中
Adhesion Science: Principles & Practice 1234
Signals, Systems, and Signal Processing 610
Introduction to Cosmetic Formulation and Technology, 2nd Edition 400
Petrology and Plate Tectonics,2025 400
Burger's Medicinal Chemistry and Drug Discovery 400
Programming for Chemical Engineers Using C, C++, and MATLAB 320
Birth of Twins After Genome Editing for HIV Resistance 300
热门求助领域 (近24小时)
化学 材料科学 医学 生物 纳米技术 工程类 有机化学 化学工程 生物化学 计算机科学 物理 内科学 复合材料 催化作用 物理化学 光电子学 电极 细胞生物学 基因 无机化学
热门帖子
关注 科研通微信公众号,转发送积分 6689650
求助须知:如何正确求助?哪些是违规求助? 8433389
关于积分的说明 18017437
捐赠科研通 5916036
什么是DOI,文献DOI怎么找? 2984377
邀请新用户注册赠送积分活动 1960387
关于科研通互助平台的介绍 1898715