ATP Binding and Aspartate Protonation Enhance Photoinduced Electron Transfer in Plant Cryptochrome
Notice bibliographique
Résumé
Cryptochromes are flavoproteins encountered in most vegetal and animal species. They play a role of blue-light receptors in plants and in invertebrates. The putative resting state of the FAD cofactor in these proteins is its fully oxidized form, FADox. Upon blue-light excitation, the isoalloxazine ring (ISO) may undergo an ultrafast reduction by a nearby tryptophan residue W400. This primary reduction triggers a cascade of electron and proton transfers, ultimately leading to the formation of the FADH° radical. A recent experimental study has shown that the yield of FADH° formation in Arabidopsis cryptochrome can be strongly modulated by ATP binding and by pH, affecting the protonation state of D396 (proton donor to FAD°(-)). Here we provide a detailed molecular analysis of these effects by means of combined classical molecular dynamics simulations and time-dependent density functional theory calculations. When ATP is present and D396 protonated, FAD remains in close contact with W400, thereby enhancing electron transfer (ET) from W400 to ISO*. In contrast, deprotonation of D396 and absence of ATP introduce flexibility to the photoactive site prior to FAD excitation, with the consequence of increased ISO-W400 distance and diminished tunneling rate by almost two orders of magnitude. We show that under these conditions, ET from the adenine moiety of FAD becomes a competitive relaxation pathway. Overall, our data suggest that the observed effects of ATP and pH on the FAD photoreduction find their roots in the earliest stage of the photoreduction process; i.e., ATP binding and the protonation state of D396 determine the preferred pathway of ISO* relaxation.
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Comment cette classification a été obtenuedéplier
Prédiction machine sur la base complète
Imitation des enseignantsNi prévalence calibrée, ni vérité terrain. Validation humaine à venir. Le volet Gemma est une étiquette directe du modèle pour chaque travail de la base, lue sur la notice réduite au titre. Le volet Codex est un classifieur appris des 10 348 étiquettes directes de Codex et calibré sur les taux pondérés de l'échantillon; les champs sans appui suffisant ne portent aucun appel Codex. Le mode candidate est l'union des deux volets; le consensus est leur intersection. Ces sorties portent le statut machine_predicted_unvalidated et ne sont pas des étiquettes humaines.
Scores du classifieur distillé par catégorie (deux têtes)
| Catégorie | Codex | Gemma |
|---|---|---|
| Métarecherche | 0,000 | 0,000 |
| 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 | 0,000 | 0,000 |
| Intégrité de la recherche | 0,000 | 0,000 |
| Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger) | 0,002 | 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 source (Gemma direct ou Codex distillé), 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 ».