時間分解共鳴ラマン分光法を使用したタンパク質のプロービング構造と反応ダイナミクス

タンパク質機能の機械的理解には、構造的および反応的ダイナミクスに関する洞察が必要です。これらのプロセスを解明するために、さまざまな実験的アプローチが採用されています。その中で、時間分解（TR）共鳴ラマン（RR）は、網膜やヘムタンパク質などの可視範囲の電子遷移を備えたタンパク質のプロセスをプローブするための特に汎用性の高いツールです。TR RR分光法は、分子構造と速度論的情報を同時に提供するという利点を提供します。さまざまなTRR分光法は、広いダイナミックレンジをフェムト秒の時間領域までカバーでき、光誘導反応カスケード、リガンド結合と解離、電子移動、酵素反応、タンパク質の非溶けと繰り返しの監視に使用されています。このアカウントでは、この分野での50年近くの研究のTR RR分光法の成果をレビューします。これは、分子ライフサイエンスにおけるTR RR分光法の役割が最初から現在までどのように変化したかを示しています。さまざまな方法論的アプローチと開発の概要を説明し、現在の制限と潜在的な視点を指摘します。

The mechanistic understanding of protein functions requires insight into the structural and reaction dynamics. To elucidate these processes, a variety of experimental approaches are employed. Among them, time-resolved (TR) resonance Raman (RR) is a particularly versatile tool to probe processes of proteins harboring cofactors with electronic transitions in the visible range, such as retinal or heme proteins. TR RR spectroscopy offers the advantage of simultaneously providing molecular structure and kinetic information. The various TR RR spectroscopic methods can cover a wide dynamic range down to the femtosecond time regime and have been employed in monitoring photoinduced reaction cascades, ligand binding and dissociation, electron transfer, enzymatic reactions, and protein un- and refolding. In this account, we review the achievements of TR RR spectroscopy of nearly 50 years of research in this field, which also illustrates how the role of TR RR spectroscopy in molecular life science has changed from the beginning until now. We outline the various methodological approaches and developments and point out current limitations and potential perspectives.