Single-molecule spectroscopy and femtosecond transient absorption studies on the excitation energy transfer process in ApcE(1–240) dimers

文献情報

出版日 2015-04-23
DOI 10.1039/C5CP01687H
インパクトファクター 3.676
著者

Saran Long, Meng Zhou, Kun Tang, Xiao-Li Zeng, Yingli Niu, Qianjin Guo, Kai-Hong Zhao, Andong Xia


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要旨

ApcE(1–240) dimers with one intrinsic phycocyanobilin (PCB) chromophore in each monomer that is truncated from the core-membrane linker (ApcE) of phycobilisomes (PBS) in Nostoc sp. PCC 7120 show a sharp and significantly red-shifted absorption. Two explanations either conformation-dependent Förster resonance energy transfer (FRET) or the strong exciton coupling limit have been proposed for red-shifted absorption. This is a classic example of the special pair in the photosynthetic light harvesting proteins, but the mechanism of this interaction is still a matter of intense debate. We report the studies using single-molecule and transient absorption spectra on the interaction in the special pair of ApcE dimers. Our results demonstrate the presence of conformation-dependent FRET between the two PCB chromophores in ApcE dimers. The broad distributions of fluorescence intensities, lifetimes and polarization difference from single-molecule measurements reveal the heterogeneity of local protein–pigment environments in ApcE dimers, where the same molecular structures but different protein environments are the main reason for the two PCB chromophores with different spectral properties. The excitation energy transfer rate between the donor and the acceptor about (110 ps)−1 is determined from transient absorption measurements. The red-shifted absorption in ApcE dimers could result from more extending conformation, which shows another type of absorption redshift that does not depend on strong exciton coupling. The results here stress the importance of conformation-controlled spectral properties of the chemically identical chromophores, which could be a general feature to control energy/electron transfer, widely existing in the light harvesting complexes.

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掲載誌

Physical Chemistry Chemical Physics

Physical Chemistry Chemical Physics
CiteScore: 5.5
自己引用率: 10.3%
年間論文数: 3036

Physical Chemistry Chemical Physics (PCCP) is an international journal co-owned by 19 physical chemistry and physics societies from around the world. This journal publishes original, cutting-edge research in physical chemistry, chemical physics and biophysical chemistry. To be suitable for publication in PCCP, articles must include significant innovation and/or insight into physical chemistry; this is the most important criterion that reviewers and Editors will judge against when evaluating submissions. The journal has a broad scope and welcomes contributions spanning experiment, theory, computation and data science. Topical coverage includes spectroscopy, dynamics, kinetics, statistical mechanics, thermodynamics, electrochemistry, catalysis, surface science, quantum mechanics, quantum computing and machine learning. Interdisciplinary research areas such as polymers and soft matter, materials, nanoscience, energy, surfaces/interfaces, and biophysical chemistry are welcomed if they demonstrate significant innovation and/or insight into physical chemistry. Joined experimental/theoretical studies are particularly appreciated when complementary and based on up-to-date approaches.

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