Влияние внутренней вращательной диффузии флуоресцентных меток на временную кинетику ориентационного фактора фёрстеровского переноса энергии

Разработан обобщенный метод описания временных зависимостей ориентационного фактора для фёрстеровского резонансного диполь-дипольного переноса энергии между связанными с биомолекулами флуоресцентными метками с учетом внутренней вращательной подвижности. Метод состоит в представлении ориентационного фактора через тензорные ориентационные корреляционные функции для векторов дипольных моментов переходов донора и акцептора и позволяет использовать известные апробированные модели ориентационной релаксации для описания вращательной диффузии. Рассчитаны временные зависимости вероятности процесса переноса энергии от углов раствора конусов внутренней вращательной диффузии, ориентации этих конусов на поверхности биомолекулы и скоростей вращательной диффузии. Определены диапазоны угловых параметров, при которых временная кинетика имеет наиболее резкие изменения при переходе от начальных стационарных значений к динамическому пределу. Продемонстрировано, что внутренняя вращательная диффузия донора и акцептора при определенных условиях может как уменьшать, так и увеличивать вероятность переноса энергии во времени.

1. В. Л. Ермолаев, Е. Н. Бодунов, Е. В. Свешникова, Т. А. Шахвердов. Безызлучательный перенос энергии электронного возбуждения, Ленинград, Наука (1977)

2. J. R. Lacowicz, Principles of Fluorescence Spectroscopy, 3rd ed., New York, Springer (2006)

3. R. E. Dale. Acta Phys. Polon., A54 (1978) 743—756

4. R. E. Dale, J. Eisinger, W. E. Blumberg. Biophys. J., 26 (1979) 161—193

5. B. W. van der Meer. Rev. Mol. Biotechnol., 82 (2002) 181—196

6. B. W. van der Meer, D. M. van der Meer, S. S. Vogel. Förster Resonance Energy Transfer: from Theory to Applications, Eds. I. L. Medintz, N. Hildebrandt, Wiley-VCH, Weinheim, Germany (2013)

7. B. W. van der Meer. Methods and Applications in Fluorescence, 8, N 2 (2020) 090401, doi: 10.1088/2050-6120/ab8f87

8. A. Szabo, J. Szöllosi, P. Nagy. Current Protocols, 2 (2022) e625, doi: 10.1002/cpz1.625

9. F. D. Lewis, L. Zhang, X. Zuo. J. Am. Chem. Soc., 127 (2005) 1002—1003

10. A. Igbal, S. Arslan, B. Okumus, T. J. Wilson, G. Graud, D. G. Norman, T. Ha, Lilley. Proc. Nat. Acad. Sci., 105 (2008) 11176—11181

11. S. Sindbert, S. Kalinin, H. Nguen, A. Kienzler, L. Clima, W. Bannwarth, B. Appel, S. Muller, C. A. M. Seidel. J. Am. Chem. Soc., 133 (2011) 2463—2480

12. S. K. Noothi, M. Kombrabail, T. K. Kundu, G. Krishnamoorthy. FEBS J., 276 (2009) 541—551

13. С. А. Тихомиров, А. П. Блохин, В. А. Поведайло, А. С. Пилипович, Д. Л. Яковлев, Ф. Фань, В. В. Шманай, P. H. Minh, P. V. Duong. Журн. прикл. спектр., 90 (2023) 202—210 [S. A. Tikhomirov, A. P. Blokhin, V. A. Povedailo, A. S. Pilipovich, D. L. Yakovlev, F. Fan, V. V. Shmanai, P. H. Minh, P. V. Duong. J. Appl. Spectr., 90 (2023) 299—210]

14. L. B. Johanson, P. Edman, P.-O. Westlund. J. Chem. Phys., 105 (1996) 10896—10904

15. M. Isakson, N. Norlin, P.-O. Westlund, L. B. Johanson. Phys. Chem. Chem. Phys., 9 (2007) 1941—1951

16. Д. А. Варшалович, А. Н. Москалев, В. К. Херсонский. Квантовая теория углового момента, Ленинград, Наука (1975)

17. A. П. Блохин, В. А. Толкачев. Журн. прикл. спектр., 77 (2010) 11—17 [A. P. Blokhin, V. A. Tolkachev. J. Appl. Spectr., 77 (2010) 6—12]

18. A. П. Блохин, M. Ф. Гелин. Хим. физика, 13, № 1 (1994) 14—20 [A. P. Blokhin, M. F. Gelin. Chem. Phys. Rep., 13, N 1 (1994) 19—30]

19. A. P. Blokhin, M. F. Gelin. Mol. Phys., 87 (1996) 455—468

20. A. P. Blokhin, M. F. Gelin. J. Phys. Chem. B, 101 (1997) 236—243

21. A. P. Blokhin, M. F. Gelin. Physica A, 251 (1998) 469—484

22. A. П. Блохин. Журн. прикл. спектр., 88 (2021) 701—710 [A. P. Blokhin. J. Appl. Spectr., 88 (2021) 935—944]