堆积的胸腺嘧啶体系光物理失活的动力学模拟

豆育升 李伟 袁帅 张文英 李安阳 舒坤贤 唐红

引用本文: 豆育升, 李伟, 袁帅, 张文英, 李安阳, 舒坤贤, 唐红. 堆积的胸腺嘧啶体系光物理失活的动力学模拟[J]. 物理化学学报, 2011, 27(11): 2559-2564. doi: 10.3866/PKU.WHXB20111115 shu
Citation:  DOU Yu-Sheng, LI Wei, YUAN Shuai, ZHANG Wen-Ying, LI An-Yang, SHU Kun-Xian, TANG Hong. Dynamics Simulation of Photophysical Deactivation Pathway for Stacked Thymines[J]. Acta Physico-Chimica Sinica, 2011, 27(11): 2559-2564. doi: 10.3866/PKU.WHXB20111115 shu

堆积的胸腺嘧啶体系光物理失活的动力学模拟

  • 基金项目:

    国家自然科学基金(21073242) (21073242)

    重庆市自然科学基金(cstc2011jjA00009) (cstc2011jjA00009)

    重庆市教委科学技术项目(KJ100507)资助 (KJ100507)

摘要: 采用半经典动力学方法模拟了π堆积的胸腺嘧啶体系最低激发态的光物理失活过程. 设置激光脉冲仅作用于一个胸腺嘧啶分子T, 另一胸腺嘧啶分子T′保持基态. 模拟发现由于T与T′之间存在π堆积相互作用, 导致电荷转移, 形成T带负电荷、T′带正电荷的激基复合物. 由于相邻分子的空间效应阻碍了激发的T分子到达圆锥相交所必需的强烈扭曲, 激基复合物的寿命比单体增长. 当分子间距离缩短至0.3 nm后, T分子C5―C6键扭曲程度最大, 此时发生电荷重组, 两个胸腺嘧啶分子均恢复电中性. 电荷重组诱导T′分子发生畸变, 并在C5′―C6′扭曲最大时避免相交, 体系衰减至基态, T和T′分子均恢复平面构型.

English

    1. [1]

      (1) Beukers, R.; Eker, A. P. M.; Lohman, P. H. M. DNA Repair 2008, 7, 530.  (1) Beukers, R.; Eker, A. P. M.; Lohman, P. H. M. DNA Repair 2008, 7, 530.  

    2. [2]

      (2) Melnikova, V. O. ; Ananthaswamy, H. N. Mutat. Res. 2005, 571, 91.(2) Melnikova, V. O. ; Ananthaswamy, H. N. Mutat. Res. 2005, 571, 91.

    3. [3]

      (3) Cadet, J.; Sage, E.; Douki, T. Mutat. Res. 2005, 571, 3.(3) Cadet, J.; Sage, E.; Douki, T. Mutat. Res. 2005, 571, 3.

    4. [4]

      (4) Mouret, S.; Badouin, C.; Charveron, M.; Favier, A.; Cadet, J.; Douki, T. Proc. Natl. Acad. Sci. U. S. A. 2006, 103, 3765.(4) Mouret, S.; Badouin, C.; Charveron, M.; Favier, A.; Cadet, J.; Douki, T. Proc. Natl. Acad. Sci. U. S. A. 2006, 103, 3765.

    5. [5]

      (5) Douki, T.; Reynaud-Angelin, A.; Cadet, J.; Sage, E.; Biochemistry 2003, 42, 9221.  (5) Douki, T.; Reynaud-Angelin, A.; Cadet, J.; Sage, E.; Biochemistry 2003, 42, 9221.  

    6. [6]

      (6) Durbeej, B.; Eriksson, L. A. Photochem. Photobiol. 2003, 78, 159.  (6) Durbeej, B.; Eriksson, L. A. Photochem. Photobiol. 2003, 78, 159.  

    7. [7]

      (7) Schreier,W. J.; Schrader, T. E.; Koller, F. O.; Gilch, P.; Crespo-Hernández, C. E.; Swaminathan, V. N.; Carell, T.; Zinth, W.; Kohler, B. Science 2007, 315, 625.  (7) Schreier,W. J.; Schrader, T. E.; Koller, F. O.; Gilch, P.; Crespo-Hernández, C. E.; Swaminathan, V. N.; Carell, T.; Zinth, W.; Kohler, B. Science 2007, 315, 625.  

    8. [8]

      (8) Schreier,W. J.; Kubon, J.; Regner, N. J. Am. Chem. Soc. 2009, 131, 5038.  (8) Schreier,W. J.; Kubon, J.; Regner, N. J. Am. Chem. Soc. 2009, 131, 5038.  

    9. [9]

      (9) Zhang, R. B.; Eriksson, L. A. J. Phys. Chem. B 2006, 110, 7556.  (9) Zhang, R. B.; Eriksson, L. A. J. Phys. Chem. B 2006, 110, 7556.  

    10. [10]

      (10) Durbeej, B.; Eriksson, L. A. J. Photochem. Photobiol. A 2002, 152, 95.  (10) Durbeej, B.; Eriksson, L. A. J. Photochem. Photobiol. A 2002, 152, 95.  

    11. [11]

      (11) Boggio-Pasqua, M.; Groenhof, G.; Sch?fer, L. V.; Grubmüller, H.; Robb, M. A. J. Am. Chem. Soc. 2007, 129, 10996.  (11) Boggio-Pasqua, M.; Groenhof, G.; Sch?fer, L. V.; Grubmüller, H.; Robb, M. A. J. Am. Chem. Soc. 2007, 129, 10996.  

    12. [12]

      (12) Blancafort, L.; Migani, A. J. Am. Chem. Soc. 2007, 129, 14540.  (12) Blancafort, L.; Migani, A. J. Am. Chem. Soc. 2007, 129, 14540.  

    13. [13]

      (13) Law, Y. K.; Azadi, J.; Crespo-Hernández, C. E.; Olmon, E.; Kohler, B. Biophys. J. 2008, 94, 3590.  (13) Law, Y. K.; Azadi, J.; Crespo-Hernández, C. E.; Olmon, E.; Kohler, B. Biophys. J. 2008, 94, 3590.  

    14. [14]

      (14) Johnson, A. T.;Wiest, O. J. Phys. Chem. B 2007, 111, 14398.  (14) Johnson, A. T.;Wiest, O. J. Phys. Chem. B 2007, 111, 14398.  

    15. [15]

      (15) McCullagh, M.; Hariharan, M.; Lewis, F. D.; Markovitsi, D.; Douki, T.; Schatz, G. C. J. Phys. Chem. B 2010, 114, 5215.  (15) McCullagh, M.; Hariharan, M.; Lewis, F. D.; Markovitsi, D.; Douki, T.; Schatz, G. C. J. Phys. Chem. B 2010, 114, 5215.  

    16. [16]

      (16) Eisinger, J.; Lamola, A. Biochem. Biophys. Res. Commun. 1967, 28, 558.  (16) Eisinger, J.; Lamola, A. Biochem. Biophys. Res. Commun. 1967, 28, 558.  

    17. [17]

      (17) Eisinger, J.; Shulman, R. G. Proc. Natl. Acad. Sci. 1967, 58, 895.  (17) Eisinger, J.; Shulman, R. G. Proc. Natl. Acad. Sci. 1967, 58, 895.  

    18. [18]

      (18) Eisinger, J.; Guéron, M.; Shulman, R. G.; Yamane, T. Proc. Natl. Acad. Sci. U. S. A. 1966, 55, 1015.  (18) Eisinger, J.; Guéron, M.; Shulman, R. G.; Yamane, T. Proc. Natl. Acad. Sci. U. S. A. 1966, 55, 1015.  

    19. [19]

      (19) Birks, J. B. Nature 1967, 214, 1187.(19) Birks, J. B. Nature 1967, 214, 1187.

    20. [20]

      (20) Takaya, T.; Su, C.; de La Harpe, K.; Crespo-Hernández, C. E.; Kohler, B. Proc. Natl. Acad. Sci. U. S. A. 2008, 105, 10285.  (20) Takaya, T.; Su, C.; de La Harpe, K.; Crespo-Hernández, C. E.; Kohler, B. Proc. Natl. Acad. Sci. U. S. A. 2008, 105, 10285.  

    21. [21]

      (21) Conti, I.; Altoe, P.; Stenta, M.; Garavelli, M.; Orlandi, G. Phys. Chem. Chem. Phys. 2010, 12, 5016.(21) Conti, I.; Altoe, P.; Stenta, M.; Garavelli, M.; Orlandi, G. Phys. Chem. Chem. Phys. 2010, 12, 5016.

    22. [22]

      (22) Crespo-Hernández, C.; Kohler, B. Nature 2005, 436, 1141.  (22) Crespo-Hernández, C.; Kohler, B. Nature 2005, 436, 1141.  

    23. [23]

      (23) Schwalb, N. K.; Temps, F. Science 2008, 322, 243.  (23) Schwalb, N. K.; Temps, F. Science 2008, 322, 243.  

    24. [24]

      (24) Kwok,W. M.; Ma, C.; Phillips, D. L. J. Am. Chem. Soc. 2006, 128, 11894.  (24) Kwok,W. M.; Ma, C.; Phillips, D. L. J. Am. Chem. Soc. 2006, 128, 11894.  

    25. [25]

      (25) Crespo-Hernández, C. E.; Kohler, B. J. Phys. Chem. B 2004, 108, 11182.  (25) Crespo-Hernández, C. E.; Kohler, B. J. Phys. Chem. B 2004, 108, 11182.  

    26. [26]

      (26) Kwok,W. M.; Ma, C.; Phillips, D. L. J. Phys. Chem. B 2009, 113, 11527.  (26) Kwok,W. M.; Ma, C.; Phillips, D. L. J. Phys. Chem. B 2009, 113, 11527.  

    27. [27]

      (27) Holm, A. I. S.; Nielsen, L. M.; Kohler, B.; Hoffmann, S. V.; Nielsen, S. B. Phys. Chem. Chem. Phys. 2010, 12, 3426.(27) Holm, A. I. S.; Nielsen, L. M.; Kohler, B.; Hoffmann, S. V.; Nielsen, S. B. Phys. Chem. Chem. Phys. 2010, 12, 3426.

    28. [28]

      (28) Cohen, B.; Larson, M. H.; Kohler, B. Chem. Phys. 2008, 350, 165.  (28) Cohen, B.; Larson, M. H.; Kohler, B. Chem. Phys. 2008, 350, 165.  

    29. [29]

      (29) Dou, Y.; Torralva, B.; Allen, R. J. Mod. Optics. 2003, 50, 2615.(29) Dou, Y.; Torralva, B.; Allen, R. J. Mod. Optics. 2003, 50, 2615.

    30. [30]

      (30) Dou, Y.; Torralva, B.; Allen, R. Chem. Phys. Lett. 1998, 378, 323.(30) Dou, Y.; Torralva, B.; Allen, R. Chem. Phys. Lett. 1998, 378, 323.

    31. [31]

      (31) Graf, M.; Vogl, P. Phys. Rev. B 1995, 51, 49.(31) Graf, M.; Vogl, P. Phys. Rev. B 1995, 51, 49.

    32. [32]

      (32) Haugk, M.; Elsner, J.; Frauenheim, T.; Seifert, G.; Sternberg, M. Phys. Status Solidi B, 2000, 217, 473.  (32) Haugk, M.; Elsner, J.; Frauenheim, T.; Seifert, G.; Sternberg, M. Phys. Status Solidi B, 2000, 217, 473.  

    33. [33]

      (33) Frauenheim, T.; Seifert, G.; Elstner, M.; Niehaus, T. A.; K?hler, C.; Amkreutz, M.; Sternberg, M.; Hajnal, Z.; Di Carlo, A.; Suhai,S. J. Phys: Condens. Mater. 2002, 14, 3015.  (33) Frauenheim, T.; Seifert, G.; Elstner, M.; Niehaus, T. A.; K?hler, C.; Amkreutz, M.; Sternberg, M.; Hajnal, Z.; Di Carlo, A.; Suhai,S. J. Phys: Condens. Mater. 2002, 14, 3015.  

    34. [34]

      (34) Wanko, M.; Garavelli, M.; Bernardi, F.; Niehaus, T. A.; Frauenheim, T.; Elstner, M. J. Chem. Phys. 2004, 120, 1674.  (34) Wanko, M.; Garavelli, M.; Bernardi, F.; Niehaus, T. A.; Frauenheim, T.; Elstner, M. J. Chem. Phys. 2004, 120, 1674.  

    35. [35]

      (35) Zheng, G.; Lundberg, M.; Jakowski, J.; Vreven,T.; Frisch, M. J.; Morokuma, K. Int. J. Quantum Chem. 2009, 109, 1841.  (35) Zheng, G.; Lundberg, M.; Jakowski, J.; Vreven,T.; Frisch, M. J.; Morokuma, K. Int. J. Quantum Chem. 2009, 109, 1841.  

    36. [36]

      (36) Yuan, S.; Dou, Y. S.;Wu,W. F.; Hu, Y.; Zhao, J. S. J. Phys. Chem. A 2008, 112, 13326.  (36) Yuan, S.; Dou, Y. S.;Wu,W. F.; Hu, Y.; Zhao, J. S. J. Phys. Chem. A 2008, 112, 13326.  

    37. [37]

      (37) Yuan, S.;Wu,W. F.; Dou, Y. S.; Zhao, J. S. Chin. Chem. Lett. 2008, 19, 1379.  (37) Yuan, S.;Wu,W. F.; Dou, Y. S.; Zhao, J. S. Chin. Chem. Lett. 2008, 19, 1379.  

    38. [38]

      (38) Dou, Y. S.; Hu, Y.; Yuan, S.;Wu,W. F.; Tang, H. Mol. Phys. 2009, 107, 181.  (38) Dou, Y. S.; Hu, Y.; Yuan, S.;Wu,W. F.; Tang, H. Mol. Phys. 2009, 107, 181.  

    39. [39]

      (39) Yuan, S.;Wang, D.; Bai, M. Z.;Wei Z. L.; Meng, P.; Dou, Y. S. Journal of Chongqing Univerisity and Telecommunications(Natural Science Edition) 2009, 21, 821. [袁帅, 王丹, 白明泽, 魏照林, 蒙平, 豆育升, 重庆邮电大学学报(自然科学版), 2009, 21, 821](39) Yuan, S.;Wang, D.; Bai, M. Z.;Wei Z. L.; Meng, P.; Dou, Y. S. Journal of Chongqing Univerisity and Telecommunications(Natural Science Edition) 2009, 21, 821. [袁帅, 王丹, 白明泽, 魏照林, 蒙平, 豆育升, 重庆邮电大学学报(自然科学版), 2009, 21, 821]

    40. [40]

      (40) Yuan, S.;Wu,W.;Wen, Z.; Shu, K.; Tang, H.; Dou, Y.; Lo, G. Mol. Phys. 2010, 108, 3431.  (40) Yuan, S.;Wu,W.;Wen, Z.; Shu, K.; Tang, H.; Dou, Y.; Lo, G. Mol. Phys. 2010, 108, 3431.  

    41. [41]

      (41) Jiang, C.; Xie, R.; Li, F.; Allen, R. J. Phys. Chem. A 2011, 115, 244.  (41) Jiang, C.; Xie, R.; Li, F.; Allen, R. J. Phys. Chem. A 2011, 115, 244.  

    42. [42]

      (42) Lei, Y.; Yuan, S.; Dou, Y.;Wang, Y.;Wen, Z. J. Phys. Chem. A 2008, 112, 8497.  (42) Lei, Y.; Yuan, S.; Dou, Y.;Wang, Y.;Wen, Z. J. Phys. Chem. A 2008, 112, 8497.  

    43. [43]

      (43) Zhang,W.; Yuan, S.; Li, A.; Dou, Y.; Zhao, J.; Fang,W. J. Phys. Chem. C 2010, 114, 5594.  (43) Zhang,W.; Yuan, S.; Li, A.; Dou, Y.; Zhao, J.; Fang,W. J. Phys. Chem. C 2010, 114, 5594.  

    44. [44]

      (44) Dou, Y.; Xiong, S.;Wu,W. F.; Yuan, S.; Tang, H. J. Photochem. Photobiol. B 2010, 101, 31.  (44) Dou, Y.; Xiong, S.;Wu,W. F.; Yuan, S.; Tang, H. J. Photochem. Photobiol. B 2010, 101, 31.  

    45. [45]

      (45) Zhang,W.; Yuan, S.;Wang, Z.; Qi, Z.; Zhao, J.; Dou, Y.; Lo, G. Chem. Phys. Lett. 2011, 506, 303.  (45) Zhang,W.; Yuan, S.;Wang, Z.; Qi, Z.; Zhao, J.; Dou, Y.; Lo, G. Chem. Phys. Lett. 2011, 506, 303.  

    46. [46]

      (46) Yuan, S; Zhang,W. Y.; Li, A. Y.; Zhu, Y. M.; Dou, Y. S. Acta Phys. -Chim. Sin. 2011, 27, 824. [袁帅, 张文英, 李安阳, 朱义敏, 豆育升, 物理化学学报, 2011, 27, 824.](46) Yuan, S; Zhang,W. Y.; Li, A. Y.; Zhu, Y. M.; Dou, Y. S. Acta Phys. -Chim. Sin. 2011, 27, 824. [袁帅, 张文英, 李安阳, 朱义敏, 豆育升, 物理化学学报, 2011, 27, 824.]

    47. [47]

      (47) Perun, S.; Sobolewski, A. L.; Domcke,W. J. Am. Chem. Soc. 2005, 127, 6257.  (47) Perun, S.; Sobolewski, A. L.; Domcke,W. J. Am. Chem. Soc. 2005, 127, 6257.  

    48. [48]

      (48) Perun, S.; Sobolewski, A. L.; Domcke,W. J. Phys. Chem. A 2006, 110, 13238.  (48) Perun, S.; Sobolewski, A. L.; Domcke,W. J. Phys. Chem. A 2006, 110, 13238.  

    49. [49]

      (49) Rehm, D.;Weller, A. Isr. J. Chem. 1970, 8, 259.(49) Rehm, D.;Weller, A. Isr. J. Chem. 1970, 8, 259.

    50. [50]

      (50) Seidel, C. A. M.; Schulz, A.; Sauer, M. H. M. J. Phys. Chem. 1996, 100, 5541.  (50) Seidel, C. A. M.; Schulz, A.; Sauer, M. H. M. J. Phys. Chem. 1996, 100, 5541.  

    51. [51]

      (51) Liu, Q.; Liu, Z. L. Chin. J. Org. Chem 2009, 29, 380. [刘强, 刘中立,有机化学, 2009, 29, 380](51) Liu, Q.; Liu, Z. L. Chin. J. Org. Chem 2009, 29, 380. [刘强, 刘中立,有机化学, 2009, 29, 380]

    52. [52]

      (52) Devoe, H.; Tinoco, I. J. Mol. Biol. 1962, 4, 500.  (52) Devoe, H.; Tinoco, I. J. Mol. Biol. 1962, 4, 500.  

  • 加载中
计量
  • PDF下载量:  822
  • 文章访问数:  2378
  • HTML全文浏览量:  16
文章相关
  • 发布日期:  2011-10-27
  • 收稿日期:  2011-05-24
  • 网络出版日期:  2011-09-05
通讯作者: 陈斌, bchen63@163.com
  • 1. 

    沈阳化工大学材料科学与工程学院 沈阳 110142

  1. 本站搜索
  2. 百度学术搜索
  3. 万方数据库搜索
  4. CNKI搜索

/

返回文章