Illuminating Photochemistry of an Excitation Ratiometric Fluorescent Protein Calcium Biosensor
Notice bibliographique
Résumé
Fluorescent protein (FP)-based biosensors have become an important and promising tool to track metal ion movement inside living systems. Their working principles after light irradiation, however, remain elusive. To facilitate the rational design of biosensors, we dissect the fluorescence modulation mechanism of a newly developed excitation ratiometric green FP-based Ca 2+ biosensor, GEX-GECO1, using femtosecond stimulated Raman spectroscopy (FSRS) in the electronic excited state. Upon 400 nm photoexcitation, characteristic vibrational marker bands at ∼1180 and 1300 cm –1 show concomitant decay and rise dynamics, probing the progression of an ultrafast excited state proton transfer (ESPT) reaction. The Ca 2+ -bound biosensor exhibits two distinct populations that undergo ESPT with ∼6 and 80 ps time constants, in contrast to one dominant population with a 25 ps time constant in the Ca 2+ -free biosensor. This result is supported by key structural constraints from molecular dynamics simulations with and without Ca 2+ . The blueshift of the ∼1265 cm –1 C–O stretch mode unravels the vibrational cooling dynamics of the protonated chromophore regardless of Ca 2+ binding events. This unique line of inquiry reveals the essential structural dynamics basis of fluorescence modulation inside an excitation ratiometric protein biosensor, correlating the uncovered chromophore structural heterogeneity with different H-bonding configurations and intrinsic proton transfer rate in the photoexcited state.
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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 ».