Two-photon absorption of fluorescent protein chromophores incorporating non-canonical amino acids: TD-DFT screening and classical dynamics
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Notice bibliographique
Résumé
Two-photon spectroscopy of fluorescent proteins is a powerful bio-imaging tool characterized by deep tissue penetration and little damage. However, two-photon spectroscopy has lower sensitivity than one-photon microscopy alternatives and hence a protein with a large two-photon absorption cross-section is needed. We use time-dependent density functional theory (TD-DFT) at the B3LYP/6-31+G(d,p) level of theory to screen twenty-two possible chromophores that can be formed upon replacing the amino-acid Tyr66 that forms the green fluorescent protein (GFP) chromophore with a non-canonical amino acid. A proposed chromophore with a nitro substituent was found to have a large two-photon absorption cross-section (29 GM) compared to other fluorescent protein chromophores as determined at the same level of theory. Classical molecular dynamics are then performed on a nitro-modified fluorescent protein to test its stability and study the effect of the conformational flexibility of the chromophore on its two-photon absorption cross-section. The theoretical results show that the large cross-section is primarily due to the difference between the permanent dipole moments of the excited and ground states of the nitro-modified chromophore. This large difference is maintained through the various conformations assumed by the chromophore in the protein cavity. The nitro-derived protein appears to be very promising as a two-photon absorption probe.
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Scores Codex et Gemma par catégorie
| Catégorie | Codex | Gemma |
|---|---|---|
| Métarecherche | 0,000 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens strict) | 0,000 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens large) | 0,001 | 0,000 |
| Bibliométrie | 0,000 | 0,000 |
| Études des sciences et des technologies | 0,000 | 0,001 |
| Communication savante | 0,000 | 0,000 |
| Science ouverte | 0,000 | 0,000 |
| Intégrité de la recherche | 0,000 | 0,001 |
| Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger) | 0,000 | 0,000 |
Scores machine (provisoires)
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