绿色荧光蛋白发色团激发态动力学的理论模拟

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• 英文论文题名：The Mechanism of the Dramatic Enhancement of the Fluorescence Emission of a Locked GFP Chromophore
• 论文作者：刘向洋 ; 崔刚龙 ; 方维海
• 英文论文作者：Xiang-Yang Liu ; Ganglong Cui ; Wei-Hai Fang ; Key Laboratory of Theoretical and Computational Photochemistry ; Ministry of Education ; College of Chemistry ; Beijing Normal University
• 年：2016
• 作者机构：北京师范大学化学学院理论与计算光化学教育部重点实验室;
• 论文关键词：绿色荧光蛋白发色团 ; 静态电子结构计算 ; 非绝热动力学模拟
• 会议召开时间：2016-07-01
• 会议录名称：中国化学会第30届学术年会摘要集-第十九分会：化学中的量子与经典动力学
• 语种：中文
• 分类号：O641
• 学会代码：ZGHY
• 会议名称：中国化学会第30届学术年会-第十九分会 ; 化学中的量子与经典动力学
• 会议地点：中国辽宁大连
• 主办单位：中国化学会
• 学会名称：中国化学会
• 页数：1
• 文件大小：137k
• 原文格式：D
• 会议级别：全国

摘要

最近,实验上通过化学修饰新合成了邻羟基绿色荧光蛋白发色团(o-LHBDI),具有显著的荧光发光效应~([1])。然而其荧光增强的机理并不清楚,在本工作中,我们采用高精度的静态电子结构计算(MS-CASPT2,CASSCF)结合半经验非绝热动力学模拟(OM2/MRCI)详细探究了o-LHBDI的光化学与光物理过程~([2,3]),并与另外两种广泛研究的GFP发色团的光化学与光物理过程进行了比较。计算结果表明,光诱导的激发态质子转移及化学修饰对GFP发色团的荧光强度具有重要的影响。两者的协同作用导致了GFP发色团迥异的激发态动力学行为。本研究为设计更好的荧光蛋白发色团提供了理论依据。
In contrast to the high fluorescent quantum yield of green fluorescent protein(GFP), its core chromophore,4-(4-hydroxybenzylidene)-1,2-dimethyl-1H-imidazol-5(4H)-one(p-HBDI), is neither emissive in neutral or anion form in solution. A newly synthesized analogue of p-HBDI, denoted as o-LHBDI, rendering a high tautomer emission yield~([1]). However, the underlying mechanism remains unclear. In this study, we have carefully investigated the photodynamics of o-LHBI, a model system of o-LHBDI, in a way that employing both high levels of static electronic calculations(CASSCF//CASPT2) and semi-empirical non-adiabatic dynamic simulations(OM2/MRCI)~([2-3]).The important role played by the intramolecular hydrogen bond and the locked structure were discussed in detail. The possibility of the designation of new ESIPT-based OLED materials was also suggested.

引文

[1]Hsu,Y.-H.;Chen,Y.-A.;Tseng,H.-W.;Zhang,Z.;Shen,J.-Y.;Chuang,W.-T.;Lin,T.-C.;Lee,C.-S.;Hung,W.-Y.;Hong,B.-C.;Liu,S.-H.;Chou,P.-T.J.Am.Chem.Soc.2014,136:11805.
    [2]Cui,G.;Lan,Z.;Thiel,W.J.Am.Chem.Soc.2012,134:1662.
    [3]Liu,X.-Y.;Chang,X.-P.;Xia,S.-H.;Cui,G.;Thiel.W.J.Chem.Theory Comput 2016,12:753.