A Multiscale Computational and Experimental Study of TBA–Fluorescent Probes for Protein Sensing: Photobasicity Over Twisted Intramolecular Charge Transfer as a New Mechanism for Protein Induced Fluorescence Enhancement
Notice bibliographique
Résumé
Fluorescent probes are powerful tools for the detection of proteins in biomedical applications. However, the design of selectively active fluorescent probes is challenging due in part to difficulties predicting the functions of novel modifications, especially in different cellular environments. In the present study, a family of cyclic N-glycol-linked 4-formyl-aniline probes (denoted AnMeInd, AnMeBtz, and AnBtz), which have distinct thrombin binding affinities and fluorescent responses, were investigated at the T3 position of the thrombin binding aptamer (TBA) using TD-DFT calculations and classical and driven-adaptive bias molecular dynamics (MD) simulations. Classical MD and D-ABMD simulations corroborate the experimentally observed differences in thrombin binding affinities relative to canonical TBA, highlighting that neutral, shorter probes that lack an abundance of exocyclic sub-stituents are better accommodated in a thrombin binding pocket that is rich in aromatic and charged residues. TD-DFT suggests that cationic AnMeInd and AnMeBtz exhibit the same inherent tendency to undergo twisted intramolecular charge transfer (TICT). However, the methyl substituents of AnMeInd reduce probe contacts with the aptamer scaffold to enhance TICT in the unbound state, and adjust probe binding location in the thrombin hydrophobic pocket, which increases solvent shielding, probe rigidity, and TICT suppression upon target binding compared to AnMeBtz. Unlike the cationic ana-logues, combined computational and experimental data suggest the best AnBtz probe functions as a photobase. Although AnBtz undergoes protonation in the excited state in solvent exposed environ-ments (i.e., unbound TBA), which facilitates nonradiative decay, this pathway is suppressed upon thrombin binding due to reduced solvent accessibility, thereby enhancing fluorescence. These findings underscore the importance of tuning probe charge, linker length, exocyclic substituents, flexibility, and microenvironment in both the unbound and bound states to optimize fluorescence response. Our results provide a strategic foundation for designing high-performance fluorescent probes for biosensing and nucleic acid-based diagnostics.
Récupéré en direct depuis OpenAlex et désinversé. Les résumés ne sont pas conservés dans cette base de données : les index inversés représentent 8,6 Go des 9,3 Go de texte de la base, et le serveur dispose de 13 Go libres.
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 | 0,001 |
| Méta-épidémiologie (sens strict) | 0,000 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens large) | 0,001 | 0,001 |
| Bibliométrie | 0,000 | 0,000 |
| Études des sciences et des technologies | 0,000 | 0,001 |
| Communication savante | 0,001 | 0,001 |
| Science ouverte | 0,001 | 0,000 |
| Intégrité de la recherche | 0,001 | 0,001 |
| 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 ».