Ученые раскрыли «темную сторону» светящегося зеленого белка
Ученые впервые охарактеризовали «темное» электронное состояние в светочувствительном фрагменте зеленого флуоресцентного белка. Химически изменив этот фрагмент, авторы целенаправленно «выключили» его свечение: в возникшем темном состоянии молекула не излучает свет, а накапливает энергию ультрафиолета, чтобы затем безопасно от нее избавиться. Защитный механизм запускается за рекордно короткое время — благодаря сверхбыстрой перестройке электронов и ядер молекула избегает разрушения под внешним излучением. Открытие будет полезно для разработки нового поколения солнцезащитных материалов и покрытий с программируемой фотостабильностью.
Руководитель проекта Анастасия Боченкова / © из личного архива Анастасии Боченковой / Пресс-служба РНФ
Аналогичный защитный механизм известен в каротиноидах — природных пигментах, работающих в фотосинтетических комплексах растений и бактерий. В искусственно модифицированном хромофоре авторам, таким образом, удалось воспроизвести высокоэффективный природный механизм ультрабыстрого «переключателя» для активации фотозащиты. Однако в отличие от каротиноидов у модифицированного хромофора темное состояние сочетается со значительным переносом заряда внутри молекулы.
Ученые подчеркивают, что благодаря такому переносу заряда «темным» состоянием можно управлять, меняя окружение молекулы, например, растворитель или структуру белка вокруг хромофора. На практике это открывает новые возможности для создания сверхпрочных полимеров, устойчивых к ультрафиолетовому излучению, и биосенсоров, которые должны быстро и точно переключаться между «включенным» и «выключенным» состояниями.
«В дальнейшем мы планируем исследовать, как именно полярность и природа окружения влияют на динамику и время жизни “темного” состояния в химически модифицированных хромофорах. Сопоставление данных, полученных в газовой фазе, с поведением хромофора в растворах и белках позволит построить количественную модель настройки фотозащитных свойств», — рассказывает Анастасия Боченкова.
