光诱导的距离依赖型荧光蛋白电子转移

《ChemPhysChem》：Photoinduced Distance-Dependent Electron Transfer of Fluorescent Proteins

荧光蛋白PsmOrange与不同还原电位金属离子（Cr3?、Cu2?、Cd2?）的相互作用研究表明，近端金属离子（Cr3?、Cu2?）通过光诱导电子转移导致荧光淬灭，而远端Cd2?无明显效应，X射线晶体学和光谱学证实电子转移与距离相关且存在自然边界。

　　

摘要

荧光蛋白具有光诱导电子转移的能力，这一特性在化学、绿色催化、可持续能源供应等领域具有广泛的应用潜力。然而，其详细的机制、作用范围以及最大可能的电子转移还原电位仍不清楚。本研究通过X射线晶体学和光谱学方法，研究了三种具有不同还原电位的金属离子与荧光蛋白PsmOrange之间的相互作用。PsmOrange是一种不可逆的光控荧光蛋白，容易被氧化，导致明显的结构变化，如肽链断裂、荧光红移和颜色变化。实验结果表明，从发色团向结合的金属离子转移电子会导致荧光淬灭，但这种过程不会对发色团造成氧化还原损伤，也不会导致肽链断裂或荧光红移，这与结构和光谱学数据一致。荧光蛋白的这种稳定性为进一步开发其应用提供了无限可能性。随着与发色团距离的增加，其还原能力逐渐减弱，这为荧光蛋白所转移电子的利用设定了天然的限制。本研究揭示的机制对荧光蛋白在实际应用中的使用具有重要意义。

图形摘要

晶体学和光谱学实验表明，电子容易转移到靠近发色团的铬离子和铜离子上，而难以转移到距离较远的镉离子上。光诱导的电子转移及荧光蛋白的还原能力与距离有关；在长距离下同时发生两个电子的转移较为困难。

利益冲突

作者声明没有利益冲突。