Кинетическое модели динамики сверхбыстрой изомеризации фотоактивного жёлтого протеина

Юрков И.И., Ерёмин В.В.

 МГУ им. М. В. Ломоносова,  Химический факультет

Для ряда фотобиологических систем характерны высокая скорость и эффективность реакций изомеризации хромофора. Такое свойство хромофору придаёт его ближайшее белковое окружение, влияющее на эффективную поверхность потенциальной энергии (ППЭ). Одним из представителей таких систем является фотоактивный жёлтый протеин (ФЖП) – небольшой водорастворимый белок, ковалентно связанный с хромофором – пара-кумаровой кислотой [1]. Фотоизомеризация хромофора в ФЖП протекает за 700 фс и имеет сложный механизм, о чем свидетельствует неодноэкспоненциальный характер распада возбужденного состояния, проявляющийся в спектрах флуоресценции.

В случае сложных биологических молекул информация о ППЭ обычно отсутствует, поэтому анализ динамики методом волновых пакетов затруднен и приходится использовать альтернативные подходы, не требующие знания ППЭ, например кинетические методы [2, 3]. В данной работе предложен ряд кинетических моделей фотоизомеризации ФЖП. Модельные временные спектры флуоресценции получены суммированием заселенностей переходных состояний с соответствующими весами. Исследована чувствительность спектров к изменению параметров моделей. Критерием отбора кинетических моделей служило их соответствие модели движения волнового пакета на ППЭ.

Сравнение расчетных спектров с экспериментальными позволило определить параметры кинетических моделей. Хорошее согласие между модельным расчетом и экспериментом показывает, что кинетическое методелирование является перспективным методом для анализа динамики сверхбыстрых биологических процессов.

[1] H. Chosrowjan, N. Mataga, Chem. Phys. Lett. 270 (1997) 267-272

[2] K. B. Møller , A. H. Zewail, Chem. Phys. Lett. 351 (2002) 281–288.

[3] В. В. Еремин, Ю. Ю. Пахомова, Н. Е. Кузьменко, Ж. физ. химии 78 (2004), в печати.