ИСТИНА

Фотоконвертируемые флуоресцентные белки, такие как Dendra-2, используются в локализационной флуоресцентной микроскопии сверхвысокого разрешения. Фотоконверсия сопровождается переходом зеленой формы в красную флуоресцентную форму белка. Переход в красную форму наблюдается и в случае зеленого флуоресцентного белка EGFP, который содержит такой же исходный хромофор, однако в этом случае фотопродукт является нестабильным. Недавно обнаружено, что двухцветные необратимо фотоконвертируемые белки подвергаются более эффективному фотопреобразованию при одновременном облучении в видимом и ИК диапазонах. Целью данной работы является установление механизма окислительно-восстановительной фотоконверсии флуоресцентных белков и анализ влияния белкового окружения хромофорных групп и их структуры на эффективность фотопревращения и стабильность фотопродуктов. В работе предложен общий механизм фотохимической конверсии флуоресцентных белков, где первичным интермедиатом является радикальная форма хромофора, образующаяся при одноэлектронном фотоокислении анионного хромофора в белке. Созданы полные атомистические модели белков EGFP и Dendra2 в водном растворе с помощью молекулярно-динамического моделирования и метода КМ/ММ в варианте PBE0/(aug)-cc-pVDZ//CHARMM в основном электронном состоянии, а также получены структуры ряда интермедиатов и конечных фотопродуктов – красных форм белков. Вертикальные энергии возбуждения рассчитывались с помощью многоконфигурационной квазивырожденной теории возмущений XMCQDPT2. Учет влияния белкового окружения проводился в рамках метода потенциалов эффективных фрагментов. Показано, что образование радикальной формы хромофора является ключевым в механизме фотоконверсии. Возбуждение радикала в ИК диапазоне приводит к более эффективной конверсии в процессе вторичных фотохимических реакций.