酪氨酸猝灭Eosin Y的荧光

doi:10.3866/PKU.WHXB201507241

摘要/Abstract

摘要：

氨基酸残基对探针分子的荧光猝灭行为可以为生物大分子的结构及构象动力学研究提供重要的信息.本文运用飞秒瞬态吸收光谱和时间相关单光子计数实验系统研究了在水(H₂O)和氘代水(D₂O)溶液中乙酰基取代酪氨酸(AcTyr)对Eosin Y的超快荧光猝灭动力学过程.发现导致AcTyr对Eosin Y荧光猝灭的主要原因是由于它们之间形成了短寿命的基态复合物.我们还发现Eosin Y与AcTyr形成的基态复合物的激发态寿命具有明显的动力学同位素效应,表明AcTyr对Eosin Y的荧光猝灭是通过质子耦合电子转移过程发生的.

关键词: 飞秒瞬态吸收光谱, 时间相关单光子计数, 基态复合物, 酪氨酸猝灭, 质子耦合电子转移

Abstract:

Quenching of a fluorescent probe by amino acid residues can provide valuable information about the structural and conformational dynamics of a biopolymer. Herein, we systematically investigated the ultrafast fluorescence quenching dynamics of Eosin Y in the presence of N-acetyl-tyrosine (AcTyr) in H₂O and D₂O solutions using both femtosecond transient absorption and time-correlated single-photon counting experiments. We found that the quenching of the fluorescence of Eosin Y by AcTyr in aqueous solution is mainly because of the formation of a ground-state complex between Eosin Y and AcTyr. We also found that the lifetime of the ground-state complex formed between Eosin Y and AcTyr showed a clear kinetic isotope effect, indicating that the quenching of the fluorescence of Eosin Y by AcTyr in aqueous solution is via a proton-coupled electron transfer process.

Key words: Femtosecond transient absorption spectroscopy, Time-correlated single-photon counting, Ground-state complex, Tyrosine quenching, Proton-coupled electron transfer

王经东,李爽,吕荣,于安池. 酪氨酸猝灭Eosin Y的荧光[J]. 物理化学学报, 2015, 31(9), 1787-1794. doi: 10.3866/PKU.WHXB201507241

Jing-Dong. WANG,Shuang. LI,Rong. LÜ,An-Chi. YU. Fluorescence Quenching of Eosin Y by Tyrosine[J]. Acta Phys. -Chim. Sin. 2015, 31(9), 1787-1794. doi: 10.3866/PKU.WHXB201507241

链接本文: https://www.whxb.pku.edu.cn/CN/10.3866/PKU.WHXB201507241

https://www.whxb.pku.edu.cn/CN/Y2015/V31/I9/1787

参考文献

1	Michalet X. ; Weiss S. ; Jager M. Chem. Rev 2006, 106, 1785.
2	Royer C. A. Chem. Rev 2006, 106, 1769.
3	Edman L. ; Mets U. ; Rigler R. Proc. Natl. Acad. Sci. U. S. A 1996, 93, 6710.
4	Neuweiler H. ; Banachewicz W. ; Fersht A. R. Proc. Natl. Acad. Sci. U. S. A 2010, 107, 22106.
5	Neuweiler H. ; Doose S. ; Sauer M. Proc. Natl. Acad. Sci. U. S. A 2005, 102, 16650.
6	Rogers J. M. G. ; Poishchuk A. L. ; Guo L. ; Wang J. ; DeGrado W. F. ; Gai F. Langmuir 2011, 27, 3815.
7	Chen H. ; Rhoades E. ; Butler J. S. ; Loh S. N. ; Webb W. W. Proc. Natl. Acad. Sci. U. S. A 2007, 104, 10459.
8	Doose S. ; Neuweiler H. ; Barsch H. ; Sauer M. Proc. Natl. Acad. Sci. U. S. A 2007, 104, 17400.
9	Yang H. ; Luo G. B. ; Karnchanaphanurach P. ; Louie T. M. ; Rech I. ; Cova S. ; Xun L. Y. ; Xie X. S. Science 2003, 302, 262.
10	Hudgins R. R. ; Huang F. ; Gramlich G. ; Nau W. M. J.Am. Chem. Soc 2002, 124, 556.
11	Marme N. ; Knemeyer J. P. ; Wolfrum J. ; Sauer M. Angew. Chem. Int. Edit 2004, 43, 3798.
12	Goldberg J. M. ; Batjargal S. ; Chen B. S. ; Petersson E. J. J.Am. Chem. Soc 2013, 135, 18651.
13	Doose S. ; Neuweiler H. ; Sauer M. ChemPhysChem 2009, 10, 1389.
14	Chen H. ; Ahsan S. S. ; Santiago-Berrios M. E. B. ; Abruna H. D. ; Webb W. W. J. Am. Chem. Soc 2010, 132, 7244.
15	Gotz M. ; Hess S. ; Beste G. ; Skerra A. ; Michel-Beyerle M. E. Biochemistry 2002, 41, 4156.
16	Buschmann V. ; Weston K. D. ; Sauer M. Bioconjugate Chem 2003, 14, 195.
17	Marme N. ; Knemeyer J. P. ; Sauer M. ; Wolfrum J. Bioconjugate Chem 2003, 14, 1133.
18	Doose S. ; Neuweiler H. ; Sauer M. ChemPhysChem 2005, 6, 2277.
19	Luo G. B. ; Andricioaei I. ; Xie X. S. ; Karplus M. J. Phys. Chem. B 2006, 110, 9363.
20	Mataga N. ; Chosrowjan H. ; Shibata Y. ; Tanaka F. J.Phys. Chem. B 1998, 102, 7081.
21	Mataga N. ; Chosrowjan H. ; Shibata Y. ; Tanaka F. ; Nishina Y. ; Shiga K. J.Phys. Chem. B 2000, 104, 10667.
22	Mataga N. ; Chosrowjan H. ; Taniguchi S. ; Tanaka F. ; Kido N. ; Kitamura M. J.Phys. Chem. B 2002, 106, 8917.
23	Sun Q. F. ; Lu R. ; Yu A. C. J.Phys. Chem. B 2012, 116, 660.
24	Vaiana A. C. ; Neuweiler H. ; Schulz A. ; Wolfrum J. ; Sauer M. ; Smith J. C. J.Am. Chem. Soc 2003, 125, 14564.
25	Zhong D. P. ; Zewail A. H. Proc. Natl. Acad. Sci. U. S. A 2001, 98, 11867.
26	Zhu R. X. ; Li X. ; Zhao X. S. ; Yu A. C. J.Phys. Chem. B 2011, 115, 5001.
27	Visser A. ; van den Berg P. A. W. ; Visser N. V. ; van Hoek A. ; van den Burg H.A. ; Parsonage D. ; Claiborne A. J.Phys. Chem. B 1988, 102, 10431.
28	Laan W. ; Gauden M. ; Yeremenko S. ; van Grondelle R. ; Kennis J. T. M. ; Hellingwerf K. J. Biochemistry 2006, 45, 51.
29	Sjodin M. ; Ghanem R. ; Polivka T. ; Pan J. ; Styring S. ; Sun L. C. ; Sundstrom V. ; Hammarstrom L. Phys. Chem. Chem. Phys 2004, 6, 4851.
30	Mathes T. ; Zhu J. Y. ; van Stokkum I. H. M. ; Groot M. L. ; Hegemann P. ; Kennis J. T. M. J.Phys. Chem. Lett 2012, 3, 203.
31	Marcus R. A. ; Sutin N. Biochim. Biophys. Acta 1985, 811, 265.
32	Weinberg D. R. ; Gagliardi C. J. ; Hull J. F. ; Murphy C. F. ; Kent C. A. ; Westlake B. C. ; Paul A. ; Ess D. H. ; McCafferty D. G. ; Meyer T. J.Chem. Rev 2012, 112, 4016.
33	Hammes-Schiffer S. ; Stuchebrukhov A. A. Chem. Rev 2010, 110, 6939.
34	Zhang Y. ; Yuan S. W. ; Lu R. ; Yu A. C. J.Phys. Chem. B 2013, 117, 7308.
35	Arbeloa E. M. ; Porcal G. V. ; Bertolotti S. G. ; Previtali C. M. J.Photochem. Photobiol. A: Chem 2013, 252, 31.
36	Yuan S. W. ; Lu R. ; Yu A. C. Acta Phys. -Chim. Sin 2014, 30, 987.
36	袁树威; 吕荣; 于安池. 物理化学学报, 2014, 30, 987.
37	Zhong R. B. ; Lu R. ; Yu A. C. Sci. China Chem 2013, 56, 230.
38	Lakowicz J. R. Principles of Fluorescence Spectroscopy; Plenum Press, New York 1999.
39	Fita P. ; Fedoseeva M. ; Vauthey E. J.Phys. Chem. A 2011, 115, 2465.
40	Fiebig T. ; Wan C. Z. ; Zewail A. H. ChemPhysChem 2002, 3, 781.
41	Rachofsky E. L. ; Osman R. ; Ross J. B. A. Biochemistry 2001, 40, 946.
42	Hazra A. ; Soudackov A. V. ; Hammes-Schiffer S. J.Phys. Chem. Lett 2011, 2, 36.
43	Hammes-Schiffer S. Energy Environ. Sci 2012, 5, 7696.
44	Mayer J. M. J.Phys. Chem. Lett 2011, 2, 1481.
45	Schrauben J. N. ; Cattaneo M. ; Day T. C. ; Tenderholt A. L. ; Mayer J. M. J.Am. Chem. Soc 2012, 134, 16635.
46	Weller A. Z. Phys. Chem 1982, 133, 93.
47	Zhang J. B. ; Sun L. N. ; Ichinose K. ; Funabiki K. ; Yoshida T. Phys. Chem. Chem. Phys 2010, 12, 10494.
48	Irebo T. ; Zhang M. T. ; Markle T. F. ; Scott A. M. ; Hammarstrom L. J.Am. Chem. Soc 2012, 13, 16247.
49	Seidel C. A. M. ; Schulz A. ; Sauer M. H. M. J.Phys. Chem 1996, 100, 5541.
50	Krichevsky O. ; Bonnet G. Report Prog. Phys 2002, 65, 251.

[1]	曹丹丹, 吕荣, 于安池. 高光学质量氮化碳薄膜的制备和表征[J]. 物理化学学报, 2019, 35(4): 442 -450 .
[2]	常孟方,李磊,曹潇丹,贾梦辉,周加胜,陈缙泉,徐建华. 基于时间分辨方法的LicT蛋白荧光动力学特性[J]. 物理化学学报, 2017, 33(5): 1065 -1070 .
[3]	陈晓宇,王经东,于安池. 金纳米颗粒在不同包裹介质中的超快等离子体动力学[J]. 物理化学学报, 2017, 33(11): 2184 -2190 .
[4]	郭旭东, 马蓓蓓, 王立铎, 高瑞, 董豪鹏, 邱勇. CdSe/ZnS量子点敏化太阳能电池电子注入与光伏性能表征[J]. 物理化学学报, 2013, 29(06): 1240 -1246 .