Excited State Structural Events of a Dual-Emission Fluorescent Protein Biosensor for Ca<sup>2+</sup> Imaging Studied by Femtosecond Stimulated Raman Spectroscopy
Notice bibliographique
Résumé
Fluorescent proteins (FPs) are luminescent biomolecules that emit characteristic hues upon irradiation. A group of calmodulin (CaM)-green FP (GFP) chimeras have been previously engineered to enable the optical detection of calcium ions (Ca(2+)). We investigate one of these genetically encoded Ca(2+) biosensors for optical imaging (GECOs), GEM-GECO1, which fluoresces green without Ca(2+) but blue with Ca(2+), using femtosecond stimulated Raman spectroscopy (FSRS). The time-resolved FSRS data (<800 cm(-1)) reveal that initial structural evolution following 400 nm photoexcitation involves small-scale coherent proton motions on both ends of the chromophore two-ring system with a <250 fs time constant. Upon Ca(2+) binding, the chromophore adopts a more twisted conformation in the protein pocket with increased hydrophobicity, which inhibits excited-state proton transfer (ESPT) by effectively trapping the protonated chromophore in S1. Both the chromophore photoacidity and local environment form the ultrafast structural dynamics basis for the dual-emission properties of GEM-GECO1. Its photochemical transformations along multidimensional reaction coordinates are evinced by distinct stages of FSRS spectral evolution, particularly related to the ∼460 and 504 cm(-1) modes. The direct observation of lower frequency modes provides crucial information about the nuclear motions preceding ESPT, which enriches our understanding of photochemistry and enables the rational design of new biosensors.
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Comment cette classification a été obtenuedéplier
Prédiction distillée sur la base complète
Imitation des enseignantsNi prévalence calibrée, ni vérité terrain. Validation humaine à venir. Apprise à partir de 10 348 étiquettes directes de Codex et de 10 348 étiquettes directes de Gemma. Le mode candidate est l'union des têtes enseignantes seuillées; le consensus est leur intersection. Ces sorties portent le statut machine_predicted_unvalidated et ne sont ni des étiquettes humaines ni des étiquettes directes de modèles de pointe.
Scores Codex et Gemma par catégorie
| Catégorie | Codex | Gemma |
|---|---|---|
| Métarecherche | 0,000 | 0,001 |
| Méta-épidémiologie (sens strict) | 0,000 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens large) | 0,000 | 0,000 |
| Bibliométrie | 0,000 | 0,000 |
| Études des sciences et des technologies | 0,000 | 0,000 |
| Communication savante | 0,000 | 0,000 |
| Science ouverte | 0,001 | 0,000 |
| Intégrité de la recherche | 0,000 | 0,000 |
| Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger) | 0,000 | 0,000 |
Scores machine (provisoires)
Les deux têtes enseignantes du modèle étudiant, lues sur ce travail. Un score ordonne la base pour la relecture; il n'affirme jamais une catégorie, et le statut de validation accompagne chaque rangée tel quel.
Scores de référence d'un modèle non mature (critères de maturité non atteints, 7 itérations). Un score ordonne; il n'affirme jamais une catégorie.
score_only:v0-immature-baseline · tel quel depuis la passe de notation : score_only signifie que le nombre peut ordonner les travaux, et qu'aucune étiquette de catégorie n'en découleClassification
machine, non validéePrédiction automatique; un appel candidat d’une seule tête enseignante, pas un consensus.
Le détail, modèle par modèle et score par score, se trouve en fin de page sous « Comment cette classification a été obtenue ».