分子ローターとしてのチオフラビンT：異なる粘度の溶媒中のチオフラビンTの蛍光特性

チオフラビンT（THT）蛍光特性に対する溶媒粘度の効果を分析して、アミロイド様フィブリルへの取り込みに伴うTHT蛍光強度の特徴的な増加の分子メカニズムを理解します。この目的のために、水グリセロール混合物の温度とグリセロール含有量のTHT量子収量と蛍光寿命の依存性が研究されています。THTの蛍光特性は、分子ローターとして知られる特定のクラスのフルオロフォアに典型的であることがわかっています。低粘度の溶媒中の低い蛍光強度は、互いに比較的ベンズチアゾールとアミノベンゼンリングのねじれ運動に関連する励起状態の非放射性非活性化によって引き起こされることが確立されています。分子から非蛍光ツイスト内部電荷移動（TICT）状態。このプロセスの速度は溶媒粘度によって決定されますが、放出は局所的に励起された（LE）状態から発生します。異なる粘度のグリセロール溶液で観察されたTHT蛍光の高偏光度（P = 0.45）は、LE状態からの放射の非平衡特性を確認し、分子全体の回転相関時間が移行を達成するために必要な時間よりもかなり大きいことを証明します。非蛍光テクト状態に。THTフラグメントのねじれの動きは、溶媒緩和と同じ時間間隔で起こり、粘性溶媒中の色素の透明な蛍光崩壊をもたらします。この光物理モデルは、異なる粘度の溶媒中のTHTの蛍光特性を正常に説明しています。このモデルは、量子化学計算の結果によって確認されています。これは、THTの地下状態のエネルギーが、ベンズチアゾールとアミノベンゼンリングの間のねじれ角phi = 37度との立体構造に対応していることを示し、励起状態のねじれのように並んでいることが示されました。Phi = 90度のThtには、エネルギーが最小限に抑えられています。これらのデータは、アミロイドフィブリルへの取り込みに伴うTHT蛍光強度の特徴的な増加の理由が、励起環境の硬直性によって決定されるという考えを支持しています。州。

The effect of solvent viscosity on thioflavin T (ThT) fluorescent properties is analyzed to understand the molecular mechanisms of the characteristic increase in ThT fluorescence intensity accompanying its incorporation into the amyloid-like fibrils. To this end, the dependencies of the ThT quantum yield and fluorescence lifetime on temperature and glycerol content in the water-glycerol mixtures are studied. It has been found that fluorescent properties of ThT are typical for the specific class of fluorophores known as molecular rotors. It has been established that the low ThT fluorescence intensity in the solvents with low viscosity is caused by the nonradiative deactivation of the excited state associated with the torsional motion of the ThT benzthiazole and aminobenzene rings relative to each other, which results in the transition of ThT molecule to nonfluorescent twisted internal charge transfer (TICT) state. The rate of this process is determined by the solvent viscosity, whereas the emission does occur from the nonequilibrium locally excited (LE) state. High polarization degree of the ThT fluorescence (P = 0.45) observed for glycerol solutions of different viscosity confirms the nonequilibrium character of the emission from the LE state and testifies that rotational correlation time of the whole molecule is considerably greater than the time required to accomplish transition to the nonfluorescent TICT state. Torsional movements of the ThT fragments take place in the same temporal interval as solvent relaxation, which leads to nonexponential fluorescence decay of the dye in viscous solvents. This photophysical model successfully explains the fluorescent properties of ThT in solvents with different viscosities. The model is confirmed by the results of the quantum-chemical calculations, which showed that energy minimum for the ground state of ThT corresponds to conformation with torsional angle phi = 37 degrees between the benzthiazole and aminobenzene rings and in the excited-state twisted conformation of ThT with phi = 90 degrees has minimal energy. These data support the idea that the reason for the characteristic increase in the ThT fluorescence intensity accompanying its incorporation into the amyloid fibrils is determined by the rigidity of the dye environment, which prevents the rotation of the benzthiazole ring relative to the aminobenzene ring in the excited state.