研究目的
研究蛋白质环境中发色团的几何分布、无序状态及光谱特性，以预测人工光捕获系统的光学性质。
研究成果
该研究表明，在准确预测发色团-蛋白质体系的光学性质时，考虑几何无序性的重要性。结合紧束缚哈密顿量的MCMM构象搜索方法能有效复现实验光谱特征，凸显了光学性质对发色团选择及蛋白质连接位点的依赖性。
研究不足
该研究的局限性在于完全量子力学处理TMV-发色团系统存在计算难题，且紧束缚哈密顿量中需采用近似方法。光谱模拟中的线宽参数为经验性选取，且研究未考虑振动自由度。
人工光捕获系统的分子力学模拟与改进的紧束缚哈密顿量：预测蛋白质环境中发色团的几何分布、无序性及光谱特性
DOI：10.1021/acs.jpcb.8b08858
期刊：The Journal of Physical Chemistry B
出版年份：2018
更新时间：2025-09-10 09:29:36
摘要：
我们展示了对由发色团附着于烟草花叶病毒（TMV）蛋白支架构成的人工光捕获原型系统进行的分子力学与光谱计算。这些体系虽已通过合成及光谱表征，但关于TMV模板化发色团组装体的微观构型与几何结构信息尚不明确。我们采用蒙特卡洛构象搜索算法，确定了香豆素343及其连接臂、俄勒冈绿488这两种发色团在TMV蛋白两个不同位点（104和123）结合时的优选位置与取向。所得几何信息表明：TMV模板化发色团组装体的无序程度、聚集特性及光学性质，高度依赖于所选发色团类型及其结合的蛋白位点。我们将构象搜索获得的几何参数与改进的紧束缚哈密顿量结合，模拟线性吸收光谱并与实验测量值对比。由于发色团间距可能极小，哈密顿量的理想偶极近似并不适用。研究发现，必须采用构象搜索获得的几何结构才能复现实验光谱峰的特征。
作者：
Joonho Lee，Donghyun Lee，Aleksey A. Kocherzhenko，Loren Greenman，Daniel T Finley，Matthew B Francis，K. Birgitta Whaley
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