Local dynamics of the photo-switchable protein PYP in ground and signalling state probed by 2D-IR spectroscopy of –SCN labels

文献情報

出版日 2020-09-29
DOI 10.1039/D0CP04307A
インパクトファクター 3.676
著者

Julian M. Schmidt-Engler, Larissa Blankenburg, Rene Zangl, Jan Hoffmann, Nina Morgner, Jens Bredenbeck


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要旨

Incorporation of minimally perturbative vibrational probes into proteins allows combination of the femtosecond time resolution of two dimensional infrared (2D-IR) spectroscopy with a spatial resolution on the level of single side chains. Here, we apply the thiocyanate (–SCN) label introduced by the cyanylation of cysteine to probe local dynamics in the photo-switchable protein PYP. We incorporated the –SCN label into five positions of the protein structure including PYP's core region, its solvent exposed surface and the chromophore-binding pocket. The analysis of –SCN's time dependent 2D-IR lineshape provides insight into the timescales and amplitudes of the dynamics in the label's protein and solvent microenvironment. We present a detailed analysis of the local protein dynamics found at all five labelling positions in PYP's dark state (pG). Absorption of a blue photon triggers the isomerisation of PYP's chromophore and eventually leads to an overall reorganisation of the protein structure, where PYP ends up in a less structured signalling state pB. Employing 2D-IR spectroscopy also on the signalling state allows assessment of the change of local dynamics compared to the pG state.

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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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