光駆動型ナトリウムポンプの一時的な近赤外吸収Krokinobacter eikastus rhodopsin 2：網膜構成のための分光マーカー

フェムト秒からミリ秒の時間スケールまでに及ぶクロキノバクターエイカストゥスロドプシン2（KR2）の近くのUV吸収における一時的な署名を報告します。シグネチャは、網膜の13 cis異性化までのすべてのトランスとともに上昇し、後期フォトサイクルのオールトランスへの再現性とともに減衰し、網膜構成の有望なマーカーバンドになります。ハイブリッド量子力学/分子力学シミュレーションは、ほとんどのUV吸収信号がS0→S3および/またはS0→S5遷移に対応することを示しています。これらの遷移は、主な吸収帯とは対照的に、タンパク質環境の変化による無視できるスペクトルシフトを示します。これは、シッフベースの窒素を省略する遷移密度の拡張によって合理化されています。誘導された光発生状態の近いUVクエンチング実験で、可能な光遺伝学的アプリケーションへのさらなる特性評価と最初のステップが実行され、KR2の親状態の超高速再生が得られました。

We report a transient signature in the near-UV absorption of Krokinobacter eikastus rhodopsin 2 (KR2), which spans from the femtosecond up to the millisecond time scale. The signature rises with the all-trans to 13-cis isomerization of retinal and decays with the reisomerization to all-trans in the late photocycle, making it a promising marker band for retinal configuration. Hybrid quantum mechanics/molecular mechanics simulations show that the near-UV absorption signal corresponds to an S0 → S3 and/or an S0 → S5 transition, which is present in all photointermediates. These transitions exhibit a negligible spectral shift by the altering protein environment, in contrast to the main absorption band. This is rationalized by the extension of the transition densities that omits the Schiff base nitrogen. Further characterization and first steps into possible optogenetic applications were performed with near-UV quenching experiments of an induced photostationary state, yielding an ultrafast regeneration of the parent state of KR2.