undefined

Excitation-Wavelength Dependent Photocycle Initiation Dynamics Resolve Heterogeneity in the Photoactive Yellow Protein from Halorhodospira halophila

Julkaisuvuosi

2018

Tekijät

Mix, L. Tyler; Carroll, Elizabeth C.; Morozov, Dmitry; Pan, Jie; Gordon, Wendy Ryan; Philip, Andrew; Fuzell, Jack; Kumauchi, Masato; van Stokkum, Ivo; Groenhof, Gerrit; Hoff, Wouter D.; Larsen, Delmar S.

Tiivistelmä

Photoactive yellow proteins (PYPs) make up a diverse class of blue-light-absorbing bacterial photoreceptors. Electronic excitation of the p-coumaric acid chromophore covalently bound within PYP results in triphasic quenching kinetics; however, the molecular basis of this behavior remains unresolved. Here we explore this question by examining the excitation-wavelength dependence of the photodynamics of the PYP from Halorhodospira halophila via a combined experimental and computational approach. The fluorescence quantum yield, steady-state fluorescence emission maximum, and cryotrapping spectra are demonstrated to depend on excitation wavelength. We also compare the femtosecond photodynamics in PYP at two excitation wavelengths (435 and 475 nm) with a dual-excitation-wavelength-interleaved pump–probe technique. Multicompartment global analysis of these data demonstrates that the excited-state photochemistry of PYP depends subtly, but convincingly, on excitation wavelength with similar kinetics with distinctly different spectral features, including a shifted ground-state beach and altered stimulated emission oscillator strengths and peak positions. Three models involving multiple excited states, vibrationally enhanced barrier crossing, and inhomogeneity are proposed to interpret the observed excitation-wavelength dependence of the data. Conformational heterogeneity was identified as the most probable model, which was supported with molecular mechanics simulations that identified two levels of inhomogeneity involving the orientation of the R52 residue and different hydrogen bonding networks with the p-coumaric acid chromophore. Quantum calculations were used to confirm that these inhomogeneities track to altered spectral properties consistent with the experimental results.
Näytä enemmän

Organisaatiot ja tekijät

Jyväskylän yliopisto

Morozov Dmitry Orcid -palvelun logo

Groenhof Gerrit Orcid -palvelun logo

Julkaisutyyppi

Julkaisumuoto

Artikkeli

Emojulkaisun tyyppi

Lehti

Artikkelin tyyppi

Alkuperäisartikkeli

Yleisö

Tieteellinen

Vertaisarvioitu

Vertaisarvioitu

OKM:n julkaisutyyppiluokitus

A1 Alkuperäisartikkeli tieteellisessä aikakauslehdessä

Julkaisukanavan tiedot

Volyymi

57

Numero

1

Sivut

1733-1747

Julkaisu­foorumi

52315

Julkaisufoorumitaso

1

Avoin saatavuus

Avoin saatavuus kustantajan palvelussa

Ei

Rinnakkaistallennettu

Kyllä

Muut tiedot

Tieteenalat

Fysiikka; Kemia

Avainsanat

[object Object],[object Object],[object Object]

Julkaisumaa

Yhdysvallat (USA)

Kustantajan kansainvälisyys

Kansainvälinen

Kieli

englanti

Kansainvälinen yhteisjulkaisu

Kyllä

Yhteisjulkaisu yrityksen kanssa

Ei

DOI

10.1021/acs.biochem.7b01114

Julkaisu kuuluu opetus- ja kulttuuriministeriön tiedonkeruuseen

Kyllä