光駆動超高速バイオインスピレーション分子モーター:レチナルの光イソメリゼーションダイナミクスの方向づけと加速

Elisabeth Gruber¹, Adil M Kabylda², Mogens Brøndsted Nielsen³

¹Department of Physics and Astronomy, Aarhus University, DK-8000 Aarhus C, Denmark.

Journal of the American Chemical Society

|December 27, 2021

まとめ

研究者らは超高速光異性化を経由する網膜シフ基 (L-RSB) を設計した. この突破により単方向の分子の回転が可能になり赤い光で動く新型の回転モーターの誕生に道を開きました

科学分野:

写真化学
分子工学
スペクトロスコーピー

背景:

ロドプシンにおける網膜陽子シフ基は,超高速の光異性化を示す.
タンパク質環境の微調整クロモフォール光化学
これらのプロセスの合成制御は望ましい.

研究の目的:

合成網膜染色体で同様の光化学的制御が達成できるかどうかを調査する.
ロックされた網膜シフベース (L-RSB) のダイナミクスを探す.
光駆動分子モーターの設計の可能性を評価する.

主な方法:

時間解像度アクション吸収スペクトル
高レベルの電子構造理論の計算
ロックされた二メチル化された網膜シフ基 (L-RSB) の合成

主要な成果:

シーフ基底をC11C12でトランス構成 (L-RSB) でロックすると,興奮状態の衰退をサブピコ秒体制に加速します.
イソメリゼーションはC9C10経路を通ってステリック阻害とプレトウィスティングによりエネルギーバリアを減少させました.
L-RSBは,2つの600nm光子を使用して2つのステップで片方向の360°回転 (全トランス-9-cisおよびその逆) を実証した.

結論:

網膜染色体の合成工学は自然のロドプシンの超高速光化学を真似ることができます
ロックされた網膜シフ基は効率的な光駆動分子回転モーターの設計のためのプラットフォームを提供します.
この研究は新しい赤色光で活性化される分子機械を作る道を開きます

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