酪氨酸猝灭Eosin Y的荧光

引用本文: 王经东, 李爽, 吕荣, 于安池. 酪氨酸猝灭Eosin Y的荧光[J]. 物理化学学报, 2015, 31(9): 1787-1794. doi: 10.3866/PKU.WHXB201507241 shu

Citation: WANG Jing-Dong, LI Shuang, Lü Rong, YU An-Chi. Fluorescence Quenching of Eosin Y by Tyrosine[J]. Acta Physico-Chimica Sinica, 2015, 31(9): 1787-1794. doi: 10.3866/PKU.WHXB201507241 shu

酪氨酸猝灭Eosin Y的荧光

基金项目:
国家自然科学基金(21373269)资助项目 (21373269)

摘要:

氨基酸残基对探针分子的荧光猝灭行为可以为生物大分子的结构及构象动力学研究提供重要的信息.本文运用飞秒瞬态吸收光谱和时间相关单光子计数实验系统研究了在水(H₂O)和氘代水(D₂O)溶液中乙酰基取代酪氨酸(AcTyr)对Eosin Y的超快荧光猝灭动力学过程. 发现导致AcTyr对Eosin Y荧光猝灭的主要原因是由于它们之间形成了短寿命的基态复合物. 我们还发现Eosin Y与AcTyr形成的基态复合物的激发态寿命具有明显的动力学同位素效应, 表明AcTyr对Eosin Y的荧光猝灭是通过质子耦合电子转移过程发生的.

关键词:

English

Fluorescence Quenching of Eosin Y by Tyrosine

1.
Department of Chemistry, Renmin University of China, Beijing 100872, P. R. China
Received Date: 17 April 2015
Available Online: 06 September 2015
Fund Project:
国家自然科学基金(21373269)资助项目

Abstract:

Quenching of a fluorescent probe by amino acid residues can provide valuable information about the structural and conformational dynamics of a biopolymer. Herein, we systematically investigated the ultrafast fluorescence quenching dynamics of Eosin Y in the presence of N-acetyl-tyrosine (AcTyr) in H₂O and D₂O solutions using both femtosecond transient absorption and time-correlated single-photon counting experiments. We found that the quenching of the fluorescence of Eosin Y by AcTyr in aqueous solution is mainly because of the formation of a ground-state complex between Eosin Y and AcTyr. We also found that the lifetime of the ground-state complex formed between Eosin Y and AcTyr showed a clear kinetic isotope effect, indicating that the quenching of the fluorescence of Eosin Y by AcTyr in aqueous solution is via a proton-coupled electron transfer process.

Key words:

Femtosecond transient absorption spectroscopy
/ Time-correlated single-photon counting
/ Ground-state complex
/ Tyrosine quenching
/ Proton-coupled electron transfer

1. [1]
  
  (1) Michalet, X.; Weiss, S.; Jager, M. Chem. Rev. 2006, 106, 1785. doi: 10.1021/cr0404343
  (1) Michalet, X.; Weiss, S.; Jager, M. Chem. Rev. 2006, 106, 1785. doi: 10.1021/cr0404343
2. [2]
  (2) Royer, C. A. Chem. Rev. 2006, 106, 1769. doi: 10.1021/cr0404390(2) Royer, C. A. Chem. Rev. 2006, 106, 1769. doi: 10.1021/cr0404390
3. [3]
  (3) Edman, L.; Mets, U.; Rigler, R. Proc. Natl. Acad. Sci. U. S. A. 1996, 93, 6710. doi: 10.1073/pnas.93.13.6710(3) Edman, L.; Mets, U.; Rigler, R. Proc. Natl. Acad. Sci. U. S. A. 1996, 93, 6710. doi: 10.1073/pnas.93.13.6710
4. [4]
  (4) Neuweiler, H.; Banachewicz, W.; Fersht, A. R. Proc. Natl. Acad. Sci. U. S. A. 2010, 107, 22106. doi: 10.1073/pnas.1011666107(4) Neuweiler, H.; Banachewicz, W.; Fersht, A. R. Proc. Natl. Acad. Sci. U. S. A. 2010, 107, 22106. doi: 10.1073/pnas.1011666107
5. [5]
  (5) Neuweiler, H.; Doose, S.; Sauer, M. Proc. Natl. Acad. Sci. U. S. A. 2005, 102, 16650. doi: 10.1073/pnas.0507351102(5) Neuweiler, H.; Doose, S.; Sauer, M. Proc. Natl. Acad. Sci. U. S. A. 2005, 102, 16650. doi: 10.1073/pnas.0507351102
6. [6]
  (6) Rogers, J. M. G.; Poishchuk, A. L.; Guo, L.; Wang, J.; DeGrado, W. F.; Gai, F. Langmuir 2011, 27, 3815. doi: 10.1021/la200480d(6) Rogers, J. M. G.; Poishchuk, A. L.; Guo, L.; Wang, J.; DeGrado, W. F.; Gai, F. Langmuir 2011, 27, 3815. doi: 10.1021/la200480d
7. [7]
  (7) Chen, H.; Rhoades, E.; Butler, J. S.; Loh, S. N.; Webb, W. W. Proc. Natl. Acad. Sci. U. S. A. 2007, 104, 10459. doi: 10.1073/pnas.0704073104(7) Chen, H.; Rhoades, E.; Butler, J. S.; Loh, S. N.; Webb, W. W. Proc. Natl. Acad. Sci. U. S. A. 2007, 104, 10459. doi: 10.1073/pnas.0704073104
8. [8]
  (8) Doose, S.; Neuweiler, H.; Barsch, H.; Sauer, M. Proc. Natl. Acad. Sci. U. S. A. 2007, 104, 17400. doi: 10.1073/pnas.0705605104(8) Doose, S.; Neuweiler, H.; Barsch, H.; Sauer, M. Proc. Natl. Acad. Sci. U. S. A. 2007, 104, 17400. doi: 10.1073/pnas.0705605104
9. [9]
  (9) Yang, H.; Luo, G. B.; Karnchanaphanurach, P.; Louie, T. M.; Rech, I.; Cova, S.; Xun, L. Y.; Xie, X. S. Science 2003, 302, 262. doi: 10.1126/science.1086911(9) Yang, H.; Luo, G. B.; Karnchanaphanurach, P.; Louie, T. M.; Rech, I.; Cova, S.; Xun, L. Y.; Xie, X. S. Science 2003, 302, 262. doi: 10.1126/science.1086911
10. [10]
  (10) Hudgins, R. R.; Huang, F.; Gramlich, G.; Nau, W. M. J. Am. Chem. Soc. 2002, 124, 556. doi: 10.1021/ja010493n(10) Hudgins, R. R.; Huang, F.; Gramlich, G.; Nau, W. M. J. Am. Chem. Soc. 2002, 124, 556. doi: 10.1021/ja010493n
11. [11]
  (11) Marme, N.; Knemeyer, J. P.; Wolfrum, J.; Sauer, M. Angew. Chem. Int. Edit. 2004, 43, 3798.(11) Marme, N.; Knemeyer, J. P.; Wolfrum, J.; Sauer, M. Angew. Chem. Int. Edit. 2004, 43, 3798.
12. [12]
  (12) ldberg, J. M.; Batjargal, S.; Chen, B. S.; Petersson, E. J. J. Am. Chem. Soc. 2013, 135, 18651. doi: 10.1021/ja409709x(12) ldberg, J. M.; Batjargal, S.; Chen, B. S.; Petersson, E. J. J. Am. Chem. Soc. 2013, 135, 18651. doi: 10.1021/ja409709x
13. [13]
  (13) Doose, S.; Neuweiler, H.; Sauer, M. ChemPhysChem 2009, 10, 1389. doi: 10.1002/cphc.v10:9/10(13) Doose, S.; Neuweiler, H.; Sauer, M. ChemPhysChem 2009, 10, 1389. doi: 10.1002/cphc.v10:9/10
14. [14]
  (14) Chen, H.; Ahsan, S. S.; Santia -Berrios, M. E. B.; Abruna, H. D.; Webb, W. W. J. Am. Chem. Soc. 2010, 132, 7244. doi: 10.1021/ja100500k(14) Chen, H.; Ahsan, S. S.; Santia -Berrios, M. E. B.; Abruna, H. D.; Webb, W. W. J. Am. Chem. Soc. 2010, 132, 7244. doi: 10.1021/ja100500k
15. [15]
  (15) tz, M.; Hess, S.; Beste, G.; Skerra, A.; Michel-Beyerle, M. E. Biochemistry 2002, 41, 4156. doi: 10.1021/bi015888y(15) tz, M.; Hess, S.; Beste, G.; Skerra, A.; Michel-Beyerle, M. E. Biochemistry 2002, 41, 4156. doi: 10.1021/bi015888y
16. [16]
  (16) Buschmann, V.; Weston, K. D.; Sauer, M. Bioconjugate Chem. 2003, 14, 195. doi: 10.1021/bc025600x(16) Buschmann, V.; Weston, K. D.; Sauer, M. Bioconjugate Chem. 2003, 14, 195. doi: 10.1021/bc025600x
17. [17]
  (17) Marme, N.; Knemeyer, J. P.; Sauer, M.; Wolfrum, J. Bioconjugate Chem. 2003, 14, 1133. doi: 10.1021/bc0341324(17) Marme, N.; Knemeyer, J. P.; Sauer, M.; Wolfrum, J. Bioconjugate Chem. 2003, 14, 1133. doi: 10.1021/bc0341324
18. [18]
  (18) Doose, S.; Neuweiler, H.; Sauer, M. ChemPhysChem 2005, 6, 2277.(18) Doose, S.; Neuweiler, H.; Sauer, M. ChemPhysChem 2005, 6, 2277.
19. [19]
  (19) Luo, G. B.; Andricioaei, I.; Xie, X. S.; Karplus, M. J. Phys. Chem. B 2006, 110, 9363. doi: 10.1021/jp057497p(19) Luo, G. B.; Andricioaei, I.; Xie, X. S.; Karplus, M. J. Phys. Chem. B 2006, 110, 9363. doi: 10.1021/jp057497p
20. [20]
  (20) Mataga, N.; Chosrowjan, H.; Shibata, Y.; Tanaka, F. J. Phys. Chem. B 1998, 102, 7081.(20) Mataga, N.; Chosrowjan, H.; Shibata, Y.; Tanaka, F. J. Phys. Chem. B 1998, 102, 7081.
21. [21]
  (21) Mataga, N.; Chosrowjan, H.; Shibata, Y.; Tanaka, F.; Nishina, Y.; Shiga, K. J. Phys. Chem. B 2000, 104, 10667. doi: 10.1021/jp002145y(21) Mataga, N.; Chosrowjan, H.; Shibata, Y.; Tanaka, F.; Nishina, Y.; Shiga, K. J. Phys. Chem. B 2000, 104, 10667. doi: 10.1021/jp002145y
22. [22]
  (22) Mataga, N.; Chosrowjan, H.; Taniguchi, S.; Tanaka, F.; Kido, N.; Kitamura, M. J. Phys. Chem. B 2002, 106, 8917.(22) Mataga, N.; Chosrowjan, H.; Taniguchi, S.; Tanaka, F.; Kido, N.; Kitamura, M. J. Phys. Chem. B 2002, 106, 8917.
23. [23]
  (23) Sun, Q. F.; Lu, R.; Yu, A. C. J. Phys. Chem. B 2012, 116, 660. doi: 10.1021/jp2100304(23) Sun, Q. F.; Lu, R.; Yu, A. C. J. Phys. Chem. B 2012, 116, 660. doi: 10.1021/jp2100304
24. [24]
  (24) Vaiana, A. C.; Neuweiler, H.; Schulz, A.; Wolfrum, J.; Sauer, M.; Smith, J. C. J. Am. Chem. Soc. 2003, 125, 14564. doi: 10.1021/ja036082j(24) Vaiana, A. C.; Neuweiler, H.; Schulz, A.; Wolfrum, J.; Sauer, M.; Smith, J. C. J. Am. Chem. Soc. 2003, 125, 14564. doi: 10.1021/ja036082j
25. [25]
  (25) Zhong, D. P.; Zewail, A. H. Proc. Natl. Acad. Sci. U. S. A. 2001, 98, 11867. doi: 10.1073/pnas.211440398(25) Zhong, D. P.; Zewail, A. H. Proc. Natl. Acad. Sci. U. S. A. 2001, 98, 11867. doi: 10.1073/pnas.211440398
26. [26]
  (26) Zhu, R. X.; Li, X.; Zhao, X. S.; Yu, A. C. J. Phys. Chem. B 2011, 115, 5001. doi: 10.1021/jp200876d(26) Zhu, R. X.; Li, X.; Zhao, X. S.; Yu, A. C. J. Phys. Chem. B 2011, 115, 5001. doi: 10.1021/jp200876d
27. [27]
  (27) Visser, A.; van den Berg, P. A. W.; Visser, N. V.; van Hoek, A.; van den Burg, H. A.; Parsonage, D.; Claiborne, A. J. Phys. Chem. B 1998, 102, 10431. doi: 10.1021/jp982141h(27) Visser, A.; van den Berg, P. A. W.; Visser, N. V.; van Hoek, A.; van den Burg, H. A.; Parsonage, D.; Claiborne, A. J. Phys. Chem. B 1998, 102, 10431. doi: 10.1021/jp982141h
28. [28]
  (28) Laan, W.; Gauden, M.; Yeremenko, S.; van Grondelle, R.; Kennis, J. T. M.; Hellingwerf, K. J. Biochemistry 2006, 45, 51. doi: 10.1021/bi051367p(28) Laan, W.; Gauden, M.; Yeremenko, S.; van Grondelle, R.; Kennis, J. T. M.; Hellingwerf, K. J. Biochemistry 2006, 45, 51. doi: 10.1021/bi051367p
29. [29]
  (29) Sjodin, M.; Ghanem, R.; Polivka, T.; Pan, J.; Styring, S.; Sun, L. C.; Sundstrom, V.; Hammarstrom, L. Phys. Chem. Chem. Phys. 2004, 6, 4851. doi: 10.1039/b407383e(29) Sjodin, M.; Ghanem, R.; Polivka, T.; Pan, J.; Styring, S.; Sun, L. C.; Sundstrom, V.; Hammarstrom, L. Phys. Chem. Chem. Phys. 2004, 6, 4851. doi: 10.1039/b407383e
30. [30]
  (30) Mathes, T.; Zhu, J. Y.; van Stokkum, I. H. M.; Groot, M. L.; Hegemann, P.; Kennis, J. T. M. J. Phys. Chem. Lett. 2012, 3, 203. doi: 10.1021/jz201579y(30) Mathes, T.; Zhu, J. Y.; van Stokkum, I. H. M.; Groot, M. L.; Hegemann, P.; Kennis, J. T. M. J. Phys. Chem. Lett. 2012, 3, 203. doi: 10.1021/jz201579y
31. [31]
  (31) Marcus, R. A.; Sutin, N. Biochim. Biophys. Acta 1985, 811, 265. doi: 10.1016/0304-4173(85)90014-X(31) Marcus, R. A.; Sutin, N. Biochim. Biophys. Acta 1985, 811, 265. doi: 10.1016/0304-4173(85)90014-X
32. [32]
  (32) Weinberg, D. R.; Gagliardi, C. J.; Hull, J. F.; Murphy, C. F.; Kent, C. A.; Westlake, B. C.; Paul, A.; Ess, D. H.; McCafferty, D. G.; Meyer, T. J. Chem. Rev. 2012, 112, 4016. doi: 10.1021/cr200177j(32) Weinberg, D. R.; Gagliardi, C. J.; Hull, J. F.; Murphy, C. F.; Kent, C. A.; Westlake, B. C.; Paul, A.; Ess, D. H.; McCafferty, D. G.; Meyer, T. J. Chem. Rev. 2012, 112, 4016. doi: 10.1021/cr200177j
33. [33]
  (33) Hammes-Schiffer, S.; Stuchebrukhov, A. A. Chem. Rev. 2010, 110, 6939. doi: 10.1021/cr1001436(33) Hammes-Schiffer, S.; Stuchebrukhov, A. A. Chem. Rev. 2010, 110, 6939. doi: 10.1021/cr1001436
34. [34]
  (34) Zhang, Y.; Yuan, S. W.; Lu, R.; Yu, A. C. J. Phys. Chem. B 2013, 117, 7308.(34) Zhang, Y.; Yuan, S. W.; Lu, R.; Yu, A. C. J. Phys. Chem. B 2013, 117, 7308.
35. [35]
  (35) Arbeloa, E. M.; Porcal, G. V.; Bertolotti, S. G.; Previtali, C. M. J. Photochem. Photobiol. A: Chem. 2013, 252, 31. doi: 10.1016/j.jphotochem.2012.11.003(35) Arbeloa, E. M.; Porcal, G. V.; Bertolotti, S. G.; Previtali, C. M. J. Photochem. Photobiol. A: Chem. 2013, 252, 31. doi: 10.1016/j.jphotochem.2012.11.003
36. [36]
  (36) Yuan, S. W.; Lu, R.; Yu, A. C. Acta Phys. -Chim. Sin. 2014, 30, 987. [袁树威, 吕荣, 于安池. 物理化学学报, 2014, 30, 987.] doi: 10.3866/PKU.WHXB201403112(36) Yuan, S. W.; Lu, R.; Yu, A. C. Acta Phys. -Chim. Sin. 2014, 30, 987. [袁树威, 吕荣, 于安池. 物理化学学报, 2014, 30, 987.] doi: 10.3866/PKU.WHXB201403112
37. [37]
  (37) Zhong, R. B.; Lu, R.; Yu, A. C. Sci. China Chem. 2013, 56, 230. doi: 10.1007/s11426-012-4788-2(37) Zhong, R. B.; Lu, R.; Yu, A. C. Sci. China Chem. 2013, 56, 230. doi: 10.1007/s11426-012-4788-2
38. [38]
  (38) Lakowicz, J. R. Principles of Fluorescence Spectroscopy; Plenum Press, New York, 1999.(38) Lakowicz, J. R. Principles of Fluorescence Spectroscopy; Plenum Press, New York, 1999.
39. [39]
  (39) Fita, P.; Fedoseeva, M.; Vauthey, E. J. Phys. Chem. A 2011, 115, 2465.(39) Fita, P.; Fedoseeva, M.; Vauthey, E. J. Phys. Chem. A 2011, 115, 2465.
40. [40]
  (40) Fiebig, T.; Wan, C. Z.; Zewail, A. H. ChemPhysChem 2002, 3, 781. doi: 10.1002/1439-7641(20020916)3:9<781::AID-CPHC781>3.0.CO;2-U(40) Fiebig, T.; Wan, C. Z.; Zewail, A. H. ChemPhysChem 2002, 3, 781. doi: 10.1002/1439-7641(20020916)3:9<781::AID-CPHC781>3.0.CO;2-U
41. [41]
  (41) Rachofsky, E. L.; Osman, R.; Ross, J. B. A. Biochemistry 2001, 40, 946. doi: 10.1021/bi001664o(41) Rachofsky, E. L.; Osman, R.; Ross, J. B. A. Biochemistry 2001, 40, 946. doi: 10.1021/bi001664o
42. [42]
  (42) Hazra, A.; Soudackov, A. V.; Hammes-Schiffer, S. J. Phys. Chem. Lett. 2011, 2, 36. doi: 10.1021/jz101532g(42) Hazra, A.; Soudackov, A. V.; Hammes-Schiffer, S. J. Phys. Chem. Lett. 2011, 2, 36. doi: 10.1021/jz101532g
43. [43]
  (43) Hammes-Schiffer, S. Energy Environ. Sci. 2012, 5, 7696. doi: 10.1039/c2ee03361e(43) Hammes-Schiffer, S. Energy Environ. Sci. 2012, 5, 7696. doi: 10.1039/c2ee03361e
44. [44]
  (44) Mayer, J. M. J. Phys. Chem. Lett. 2011, 2, 1481. doi: 10.1021/jz200021y(44) Mayer, J. M. J. Phys. Chem. Lett. 2011, 2, 1481. doi: 10.1021/jz200021y
45. [45]
  (45) Schrauben, J. N.; Cattaneo, M.; Day, T. C.; Tenderholt, A. L.; Mayer, J. M. J. Am. Chem. Soc. 2012, 134, 16635. doi: 10.1021/ja305668h(45) Schrauben, J. N.; Cattaneo, M.; Day, T. C.; Tenderholt, A. L.; Mayer, J. M. J. Am. Chem. Soc. 2012, 134, 16635. doi: 10.1021/ja305668h
46. [46]
  (46) Weller, A. Z. Phys. Chem. 1982, 133, 93. doi: 10.1524/zpch.1982.133.1.093(46) Weller, A. Z. Phys. Chem. 1982, 133, 93. doi: 10.1524/zpch.1982.133.1.093
47. [47]
  (47) Zhang, J. B.; Sun, L. N.; Ichinose, K.; Funabiki, K.; Yoshida, T. Phys. Chem. Chem. Phys. 2010, 12, 10494. doi: 10.1039/c002831b(47) Zhang, J. B.; Sun, L. N.; Ichinose, K.; Funabiki, K.; Yoshida, T. Phys. Chem. Chem. Phys. 2010, 12, 10494. doi: 10.1039/c002831b
48. [48]
  (48) Irebo, T.; Zhang, M. T.; Markle, T. F.; Scott, A. M.; Hammarstrom, L. J. Am. Chem. Soc. 2012, 13, 16247.(48) Irebo, T.; Zhang, M. T.; Markle, T. F.; Scott, A. M.; Hammarstrom, L. J. Am. Chem. Soc. 2012, 13, 16247.
49. [49]
  (49) Seidel, C. A. M.; Schulz, A.; Sauer, M. H. M. J. Phys. Chem. 1996, 100, 5541. doi: 10.1021/jp951507c(49) Seidel, C. A. M.; Schulz, A.; Sauer, M. H. M. J. Phys. Chem. 1996, 100, 5541. doi: 10.1021/jp951507c
50. [50]
  (50) Krichevsky, O.; Bonnet, G. Report Prog. Phys. 2002, 65, 251. doi: 10.1088/0034-4885/65/2/203
  (50) Krichevsky, O.; Bonnet, G. Report Prog. Phys. 2002, 65, 251. doi: 10.1088/0034-4885/65/2/203

扫一扫看文章

计量

PDF下载量: 219
文章访问数: 969
HTML全文浏览量: 76

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

酪氨酸猝灭Eosin Y的荧光

English

Fluorescence Quenching of Eosin Y by Tyrosine

CCS Chemistry：嵌段共聚物自组装成 “三明治”二维有机材料，实现纳米级压力传感功能

CCS Chemistry：颜徐州、鲍哲南：你的皮肤可能是一片SPMs

CCS Chemistry：工作高效不疲劳，只须让催化剂动起来

CCS Chemistry：静电组装导向聚合- 聚电解质纳米凝胶量化制备新策略

CCS Chemistry：金黄色葡萄球菌醛基脱氢酶是如何识别特异性底物的？

计量

通讯作者: 陈斌, bchen63@163.com

中国化学会秘书处

酪氨酸猝灭Eosin Y的荧光

English

Fluorescence Quenching of Eosin Y by Tyrosine

CCS Chemistry：嵌段共聚物自组装成 “三明治”二维有机材料，实现纳米级压力传感功能

CCS Chemistry：颜徐州、鲍哲南： 你的皮肤可能是一片SPMs

CCS Chemistry：工作高效不疲劳，只须让催化剂动起来

CCS Chemistry：静电组装导向聚合- 聚电解质纳米凝胶量化制备新策略

CCS Chemistry：金黄色葡萄球菌醛基脱氢酶是如何识别特异性底物的？

计量

文章相关

通讯作者: 陈斌, bchen63@163.com

中国化学会秘书处

CCS Chemistry：颜徐州、鲍哲南：你的皮肤可能是一片SPMs