研究目的
利用X射线自由电子激光的时间分辨串行晶体学与纳秒分辨泵浦-探测紫外-可见光谱相结合的方法，描述RSFP rsEGFP2中关态到开态的光开关机制。
研究成果
该研究表明，rsEGFP2中的关-开光开关过程涉及皮秒时间尺度上的激发态异构化，随后是基态微秒级的构象变化，进而触发毫秒时间尺度上的质子转移。这为rsEGFP2的光开关机制提供了详细解释。
研究不足
该研究的局限性包括时间分辨串行晶体学和瞬态吸收光谱相关的技术挑战，例如泵浦光束与探测光束之间需要精确同步，以及难以捕捉瞬态中间态。
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通过时间分辨晶体学和瞬态吸收光谱揭示荧光蛋白的光开关机制
DOI：10.1038/s41467-020-14537-0
期刊：Nature Communications
出版年份：2020
更新时间：2025-09-19 17:13:59
摘要：
可逆开关荧光蛋白（RSFPs）是先进荧光成像中的标记物。从非荧光关闭态到荧光开启态的光开关过程涉及生色团的反式-顺式异构化及质子转移。虽然皮秒时间尺度的激发态事件已通过结构表征得以解析，但较慢时间尺度上的构象变化仍不明确。本研究结合X射线自由电子激光的时间分辨串行晶体学与纳秒分辨的泵浦-探测紫外-可见光谱技术，阐明了RSFP rsEGFP2中关闭态到开启态的光开关机制。光激发后十纳秒时，晶体结构显示生色团已完成反式到顺式的异构化，但其周围口袋构象与最终开启态存在差异。光谱分析表明该基态光中间体的生色团处于质子化状态。随后在微秒时间尺度发生的去质子化过程，与邻近保守组氨酸残基的构象变化相关联。结合先前关于激发态的研究数据，我们的发现完整揭示了rsEGFP2中关闭态到开启态光开关的详细机制。
作者：
Joyce Woodhouse，Gabriela Nass Kovacs，Nicolas Coquelle，Virgile Adam，Thomas R.M. Barends，Mikolaj Feliks，Martin Field，Pauline Macheboeuf，Cyril Ruckebusch，Kensuke Tono，Makina Yabashi，Michel Sliwa，Ilme Schlichting，Martin Weik
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