Павел Александрович Кусочек, Виктория Игоревна Назарова, Сергей Аркадьевич Казанцев, Владислав Романович Аслоповский, Андрей Владимирович Щербинин, Анастасия Владимировна Боченкова

Влияние белкового окружения на величину сечения двухфотонного поглощения ретинальсодержащих белков первого и второго типов

Аннотация. Прогнозирование и оптимизация свойств ретинальсодержащих белков в условиях двухфотонного возбуждения является важной задачей для практического применения канальных родопсинов в оптогенетике. Нелинейное двухфотонное поглощение может также приводить к фотоактивации зрительных родопсинов в ИК-диапазоне в области 950–1000 нм. В настоящей работе с помощью методов квантовой химии проведен анализ факторов, влияющих на сечение двухфотонного поглощения ретинальсодержащих белков первого и второго типов при переходе в первое синглетное электронно-возбужденное состояние. Показано, что в случае родопсинов основной вклад в сечение двухфотонного поглощения при переходе S₀ → S₁ вносят два канала, связанные с постоянными дипольными моментами начального и конечного состояний. Анализ сходимости N-уровневых моделей при расчете сечений с помощью суммирования по промежуточным состояниям подтверждает хорошую применимость двухуровневой модели, что в данном случае связано с большим дипольным моментом перехода и значительным перераспределением электронной плотности при переходе S₀ → S₁. Однозначная корреляция между рассчитанными величинами сечения и разностью средних дипольных моментов начального и конечного состояний позволяет объяснить сильную зависимость сечения от белкового окружения хромофорной группы в различных родопсинах (340–610 ГМ) и предсказать влияние электростатического поля белка на нелинейные фотофизические свойства ретиналя.
Ключевые слова: сечение двухфотонного поглощения, ретинальсодержащие белки, бактериородопсин, зрительный родопсин, родопсин KR2, многоконфигурационная квазивырожденная теория возмущений
DOI: 10.55959/MSU0579-9384-2-2025-66-4-279-291

  Полный текст статьи в формате PDF

Вестник Московского Университета.
Химия 2025, том 66, № 4, стр. 279-291