Seminarium Zakładu Biofizyki

Zostaną pokazane wyjątkowe własności anizotropii fluorescencji przy promienistej dezaktywacji stanów elektronowych tyrozyny i tryptofanu w wyniku absorpcji jednego fotonu (1PE) lub jednoczesnej absorpcji dwóch (2PE) lub trzech fotonów (3PE). Wartości anizotropii ro dla obojętnej formy tyrozyny wynoszą odpowiednio 0.28, 0 i 0.5. Wielkości te spełniają przewidywania teorii tylko dla relacji między wartościami anizotropii dla wzbudzeń 1PE i 3PE (10/6), a bliska zeru anizotropia fluorescencji dla 2PE może być wynikiem złożenia (kombinacji liniowej) dwóch przejść o podobnych wartościach anizotropii co do wartości bezwzględnej, ale o przeciwnych znakach. W przypadku wzbudzeń 2PE różnica między przewidywaniami teorii i doświadczeniem koresponduje także z obserwacją ~30-nm przesunięcia widma wzbudzenia dwu-fotonowego w stronę fal krótszych względem widma wzbudzenia jedno-fotonowego (275 nm) przy energii dwu-fotonowej (550 nm). Zatem w przypadku białek tryptofanowo-tyrozynowych warto wykorzystać dwu-fotonowe wzbudzenia tyrozyny i tryptofanu, które są bardziej selektywne niż 1PE. Widma emisji fluorescencji formy obojętnej (302 nm) i anionowej (352 nm) amidu N-acetylo-L-tyrozyny (NATyrA) (pKa 10.6) były podobne dla wszystkich typów wzbudzenia. Widma wzbudzenia fluorescencji formy anionowej dla 2PE i 3PE były podobne do widma wzbudzenia fluorescencji dla 1PE, a względny przekrój czynny był analizowany dla 2PE tyrozyny i tryptofanu. Wyniki te są źródłem wiedzy o orientacji absorpcyjnych i emisyjnych przejść elektronowych w cząsteczkach i inicjują nowy kierunek poszukiwań naukowych.

Exceptional properties of the fluorescence anisotropy will be shown for irradiative deactivation of the electronic states of tyrosine and tryptophan resulted from one-photon absorption (1PE) or simultaneous absorption of two (2PE) or three photons (3PE). Anisotropy values ro for neutral form of tyrosine are 0.28, 0, and 0.5, respectively. These values obey theoretical predications only for relation between anisotropy values for 1PE and 3PE (10/6), and near zero fluorescence anisotropy for 2PE may be resulted from linear combination of the two transitions with similar anisotropy values with the positive sign and negative sign. In the case of the 2PE, difference between theoretical prediction and experimental values corresponds also with observation of the ~30-nm shift of the 2PE spectrum toward shorter wavelength relative to the 1PE spectrum (275 nm) at two-photon energy (550 nm). Consequently, it is worthwhile to use, in the case of the tryptophan-tyrosine proteins, 2PE of the tyrosine and tryptophan, which is more selective than 1PE. Fluorescence emission spectra of the neutral (302 nm) and anionic (352 nm) forms of the N-acetyl-L-tyrosine amide (NATyrA) (pKa 10.6) were similar for all types of excitations. Fluorescence excitation spectra of the anionic form for the 2PE and 3PE were similar to that for 1PE, and relative cross-sections for the 2PE of tyrosine and tryptophan residues were analyzed. These results are the source of knowledge about orientation of the absorption and emission electronic transitions in the molecules, and initiate a new direction of the scientific investigations.