Описание влияния эффектов сольватации на вертикальные энергии ионизации биологических хромофоров в растворе

Бойченко, А.Н.; Боченкова, А.В.

Авторы: Бойченко А.Н., Боченкова А.В.
Сборник: Сборник тезисов докладов IX Всероссийской научной молодежной школы-конференции "ХИМИЯ, ФИЗИКА, БИОЛОГИЯ: ПУТИ ИНТЕГРАЦИИ"
Тезисы
Год издания: 2022
Место издания: Издательство ФГАОУ ВО Первый МГМУ им. И.М. Сеченова Минздрава России (Сеченовский Университет)
Первая страница: 22
Последняя страница: 23
Аннотация: Флуоресцентные белки широко используются в различных областях науки и техники, например биоимиджинге. Известно, что они могут подвергаться процессам фотоиндуцированного окисления, протекающим через электронно-возбужденные состояния хромофора белка, что сопровождается изменением их спектральных свойств и может быть использовано для создания новых светочувствительных редокс-биосенсоров для визуализации внутриклеточных процессов. Одной из наиболее важных характеристик процесса фотоокисления является энергия вертикальной ионизации хромофора в конденсированной фазе. Данную величину можно определить с помощью микрожидкостной фотоэлектронной спектроскопии в сочетании с методами квантовой химии. Целью данной работы является разработка метода расчёта энергии вертикальной ионизации анионных биологических хромофоров в водном окружении, анализ эффектов сольватации на рассчитываемые величины и способов описания этих эффектов.Разработанный метод представляет из себя гибридный подход, который позволяет учесть эффекты специфической сольватации ближайших молекул воды, связанных сильными водородными связями с анионами хромофоров, эффектов микросольватации и макросольватации на разных уровнях теории. Параметры равновесных геометрических конфигураций исследуемых систем большого размера (вплоть до 19 000 молекул воды) ищутся в рамках нескольких этапов, которые включают в себя молекулярно-динамическое моделирование с использованием классических молекулярно-механических силовых полей, оптимизацию микросольватированной системы с 1000 молекулами воды на основе теории функционала электронной плотности в комбинации с методом потенциалов эффективных фрагментов DFT/EFP и последующее увеличение системы до макросольватированной системы в рамках классических подходов с фиксированной геометрией микросольватной оболочки. Энергии вертикальной ионизации в зависимости от размера системы рассчитываются с помощью разностной схемы на уровне DFT/EFP, а также в рамках расширенного варианта многоконфигурационной квазивырожденной теории возмущений XMCQDPT2/EFP. Преимущество метода XMCQDPT2/EFP заключается в возможности получения сбалансированной оценки для энергий нескольких порогов ионизации, а также для энергий вертикального возбуждения анионов в рамках одного расчета. В качестве объектов исследования были выбраны фенолят-анион – типичный модельный фрагмент наиболее важных биологических хромофоров, а также хромофоры зеленого флуоресцентного белка (GFP) и желтого фотоактивного белка (PYP).Рассчитанные значения энергии вертикальной ионизации хорошо согласуются с экспериментальными значениями для всех исследуемых систем. Обсуждается важность размерных, структурных и поляризационных эффектов для получения количественных оценок энергии вертикальной ионизации биохромофоров в водном окружении. Также обсуждается влияние параметров расчетной схемы на уровне XMCQDPT2/EFP. Полученные результаты позволяют интерпретировать экспериментальные спектры многофотонной ионизации фенолят-иона и анионных хромофоров белков GFP и PYP и установить роль электронно-возбужденных состояний в процессе их фотоиндуцированной ионизации.
Добавил в систему: Боченкова Анастасия Владимировна

	ИСТИНА	Войти в систему Регистрация
	ИСТИНА ЦЭМИ РАН
	Главная Поиск Статистика О проекте Помощь

ИСТИНА

ИСТИНА ЦЭМИ РАН

Описание влияния эффектов сольватации на вертикальные энергии ионизации биологических хромофоров в растворетезисы доклада Тезисы

Прикрепленные файлы