Исследование фотоизомеризации хромофора родопсина на основе квантово-классической модели
Шигаев А.С., Фельдман Т.Б., Надточенко В.А., Островский М.А., Лахно В.Д.
Институт математических проблем биологии РАН – филиал ИПМ им. М.В. Келдыша РАН, Пущино, Россия
Институт биохимической физики им. Н.М. Эмануэля РАН, Москва, Россия
Институт химической физики им. Н.Н. Семенова РАН, Москва, Россия
Аннотация. Квантово-классическая модель цис-транс фотоизомеризации родопсинового хромофора (ретиналя) исследована в широких диапазонах параметров. Квантовая подсистема модели включает три электронных состояния родопсина: основное состояние, возбуждённое состояние и основное состояние первичного фотопродукта. В качестве важнейшей контрольной величины использована локальная температура точечных масс классической подсистемы модели. Обнаружено, что наиболее близкое соответствие поведения модели многочисленным экспериментальным данным наблюдается в диапазоне умеренных температур, согласующихся с данными Рамановской спектроскопии. Показана важная роль быстрой передачи избыточной энергии фотовозбуждения в апоферментную часть белка в стабилизации первичного фотопродукта. Путём численных исследований модели доказан элементарный характер фотоизомеризации хромофора и узкая локализация смещений атомных групп ретиналя.
Ключевые слова: родопсин, ретиналь, хромофор, цис-транс фотоизомеризация, квантово-классическая модель.