ИССЛЕДОВАНИЕ ВЗАИМОДЕЙСТВИЯ БЕЛКОВОЙ И ХРОМОФОРНОЙ ЧАСТЕЙ БАКТЕРИОРОДОПСИНА С ПОМОЩЬЮ ФЕМТОСЕКУНДНОЙ ЛАЗЕРНОЙ СПЕКТРОСКОПИИ

Антипин С.А.¹, Гостев Ф.Е.¹, Джемесюк О.А.², Петрухин А.Н.¹

¹Институт химической физики им. Н.Н. Семенова РАН

²Московский государственный университет им. М.В. Ломоносова

Родопсины представляют собой белковые молекулы, содержащие молекулу хромоформа – ретиналя. В различных живых организмах они выполняют разнообразные жизненно важные функции. Бактериородопсин является ключевым светочувствительным белком простейшей фотосинтезирующей системы, который использует энергию света для перекачки протонов из цитоплазмы во внешнюю среду против электрохимического градиента, тем самым запасая ее в виде ΔμН+. Перенос  протонов через мембрану непосредственно связан с процессами протонирования и депротонирования молекулы бактериородопсина в процессе работы фотохимического цикла. В этом цикле имеется ряд промежуточных состояний — интермедиатов, характеризующиеся различными  спектральными характеристиками. Первичные процессы фотоцикла совершаются в фемто- и пикосекундном масштабе времени.

Первичные процессы фотоцикла бактериородопсина после возбуждения ультрафиолетовым (308 нм) фемтосекундным импульсом были исследованы абсорбционным методом “возбуждение-зондирование” с временным разрешением 70 фс во временном диапазоне 10 пс. Длина волны возбуждающего импульса соответствует поглощению как белковой части молекулы, так и хромофорной группы (ретиналя). Регистрация спектров фотоиндуцированного поглощения проводилась в диапазонах длин волн 400-580 нм и 650-700 нм. Наблюдался процесс образования первого известного фотопродукта I₄₆₀ в результате передачи энергии с белковой части молекулы бактериородопсина и высоковозбужденных электронных состояний ретиналя на колебательно-возбужденные уровни ретиналя в состоянии S₁ и колебательной релаксации в этом электронном состоянии, происходящий за время 400 фс. Кроме того наблюдался процесс образования следующего интермедиата фотоцикла J625 за время 700 фс.