The Photocycle of Bacteriophytochrome Is Initiated by Counterclockwise Chromophore Isomerization
Publiceringsår
2022
Upphovspersoner
Morozov, Dmitry; Modi, Vaibhav; Mironov, Vladimir; Groenhof, Gerrit
Abstrakt
Photoactivation of bacteriophytochrome involves a cis–trans photoisomerization of a biliverdin chromophore, but neither the precise sequence of events nor the direction of the isomerization is known. Here, we used nonadiabatic molecular dynamics simulations on the photosensory protein dimer to resolve the isomerization mechanism in atomic detail. In our simulations the photoisomerization of the D ring occurs in the counterclockwise direction. On a subpicosecond time scale, the photoexcited chromophore adopts a short-lived intermediate with a highly twisted configuration stabilized by an extended hydrogen-bonding network. Within tens of picoseconds, these hydrogen bonds break, allowing the chromophore to adopt a more planar configuration, which we assign to the early Lumi-R state. The isomerization process is completed via helix inversion of the biliverdin chromophore to form the late Lumi-R state. The mechanistic insights into the photoisomerization process are essential to understand how bacteriophytochrome has evolved to mediate photoactivation and to engineer this protein for new applications.
Visa merOrganisationer och upphovspersoner
Publikationstyp
Publikationsform
Artikel
Moderpublikationens typ
Tidning
Artikelstyp
En originalartikel
Målgrupp
VetenskapligKollegialt utvärderad
Kollegialt utvärderadUKM:s publikationstyp
A1 Originalartikel i en vetenskaplig tidskriftPublikationskanalens uppgifter
Förläggare
Volym
13
Nummer
20
Sidor
4538-4542
ISSN
Publikationsforum
Publikationsforumsnivå
3
Öppen tillgång
Öppen tillgänglighet i förläggarens tjänst
Ja
Öppen tillgång till publikationskanalen
Delvis öppen publikationskanal
Parallellsparad
Ja
Övriga uppgifter
Vetenskapsområden
Kemi
Nyckelord
[object Object],[object Object],[object Object],[object Object]
Publiceringsland
Förenta staterna (USA)
Förlagets internationalitet
Internationell
Språk
engelska
Internationell sampublikation
Ja
Sampublikation med ett företag
Nej
DOI
10.1021/acs.jpclett.2c00899
Publikationen ingår i undervisnings- och kulturministeriets datainsamling
Ja