ФОТОЛЮМИНЕСЦЕНЦИЯ В РАСТВОРЕ НЕАРОМАТИЧЕСКИХ АМИНОКИСЛОТ ПРИ КОМНАТНОЙ ТЕМПЕРАТУРЕ

Обложка
  • Авторы: Терпугов Е.Л1, Удальцов С.Н2, Дегтярева О.В1
  • Учреждения:
    1. Институт биофизики клетки Российской академии наук – обособленное подразделение ФИЦ «Пущинский научный центр биологических исследований РАН»
    2. Институт физико-химических и биологических проблем почвоведения Российской академии наук – обособленное подразделение ФИЦ «Пущинский научный центр биологических исследований РАН»
  • Выпуск: Том 70, № 1 (2025)
  • Страницы: 14-21
  • Раздел: Молекулярная биофизика
  • URL: https://bakhtiniada.ru/0006-3029/article/view/285378
  • DOI: https://doi.org/10.31857/S0006302925010029
  • EDN: https://elibrary.ru/LXZNDY
  • ID: 285378

Цитировать

Полный текст

Открытый доступ Открытый доступ
Доступ закрыт Доступ предоставлен
Доступ закрыт Только для подписчиков

Аннотация

Впервые продемонстрировано, что водные растворы неароматических аминокислот, таких как L-аргинин гидрохлорид, L-лизин гидрохлорид и глицин, могут излучать флуоресценцию и послесвечение при возбуждении УФ-видимым светом при комнатной температуре. Послесвечение люминесценции отличается от обычной флуоресценции слабой интенсивностью и большой длительностью излучения. Наличие кратковременной и долгоживущей флуоресценции у нетрадиционных люминофоров указывает на двойную природу флуоресценции и существование разных по природе возбужденных состояний. Обнаруженная корреляция в форме спектров кратковременной и долгоживущей флуоресценции позволяет предположить, что послесвечение люминесценции соответствует термоактивированной замедленной флуоресценции, возникающей через механизм реконверсии из самого низкого триплетного состояния T1 в самое низкое синглетное состояние S1. Дальнейшие исследования помогут пролить света на понимание биофизики фотоиндуцированных процессов в биологических системах.

Об авторах

Е. Л Терпугов

Институт биофизики клетки Российской академии наук – обособленное подразделение ФИЦ «Пущинский научный центр биологических исследований РАН»

Пущино, Россия

С. Н Удальцов

Институт физико-химических и биологических проблем почвоведения Российской академии наук – обособленное подразделение ФИЦ «Пущинский научный центр биологических исследований РАН»

Пущино, Россия

О. В Дегтярева

Институт биофизики клетки Российской академии наук – обособленное подразделение ФИЦ «Пущинский научный центр биологических исследований РАН»

Email: olga_degt@mail.ru
Пущино, Россия

Список литературы

  1. Shukla A., Mukherjee S., Sharma S., Agrawal V., Kishan K. V. R., and Guptasarma P. A novel UV laser induced visible blue radiation from protein crystals and aggregates: scattering artifacts or fluorescence transitions of peptide electrons delocalized through hydrogen bonding? Arch. Biochem. Biophys., 428 (2), 144–153 (2004). doi: 10.1016/j.abb.2004.05.007
  2. Chen X., Luo W., Ma H., Peng Q., Yuan W. Z., and Zhang Y. Prevalent intrinsic emission from nonaromatic amino acids and (poly(aminoacids). Sci. China Chen., 61 (3), 351–359 (2018). doi: 10.1007/s11426-017-9114-4
  3. Homchaudhuri L. and Swaminathan R. Novel absorption and fluorescence characteristics of L-lysine. Chem. Lett., 30 (8), 844−845 (2001).
  4. del Mercato L. L., Pompa P. P., Maruccio G., Torre A. D., Sabella S., Tamburro A. M., Cigolani R., and Rinaldi R. Charge transport and intrinsic fluorescence in amyloid-like fibrils. Proc. Natl. Acad. Sci. USA., 104 (46), 18019–18024 (2007). doi: 10.1073/pnas.0702843104
  5. Chan F. T. S., Kaminski Schierle G. S., Kumita J. R., Bertoncini C. W., Dobson C. M. and Kaminski C. F. Protein amyloids develop an intrinsic fluorescence signature during aggregation. Analyst., 138 (7), 2156–2162 (2013). doi: 10.1039/C3AN36798C
  6. Zhang H., Zhao Z., McGonigal P. R., Ye R., Liu S., Lam J. W. Y., Kwok R. T. K., Yuan W. Z., Xie J., Rogach A. L., and Tang B. Z. Clusterization-triggered emission: Uncommon luminescence from common materials. Materials Today, 32, 275–292 (2020). doi: 10.1016/j.mattod.2019.08.010
  7. Guptasarma P. Solution-state characteristics of the ultraviolet A-induced visible fluorescence from proteins. Arch. Biochem. Biophys., 478 (2), 127–129 (2008). doi: 10.1016/j.abb.2008.08.002
  8. Ye R., Liu Y., Zhang H., Su H., Zhang Y., Xu L., Hu R., Kwok R. T. K., Wong K. S., Lam J. W. Y., Goddard III W. A., and Tang B. Z. Non-conventional fluorescent biogenic and synthetic polymers without aromatic rings. Polym. Chem., 8 (10), 1722–1727 (2017). doi: 10.1039/c7py00154a
  9. Pinotsi D., Buell A. K., Dobson C. M., Kaminski Schierle G. S., and Kaminski C. F. A label-free, quantitative assay of amyloid fibril growth based on intrinsic fluorescence. Chem. Bio. Chem., 14 (7), 846–850 (2013). doi: 10.1002/cbic.201300103
  10. Hong Y., Lam J. W. Y., and Tang B. Z. Aggregation-induced emission: Phenomenon, mechanism and applications. Chem. Commun., 29, 4332–4353 (2009). doi: 10.1039/B904665H
  11. Homchaudhuri L. and Swaminathan A.G. Near ultraviolet absorption arising from lysine residues in close proximity: a probe to monitor protein unfolding and aggregation in lysine-rich proteins. Bull. Chem. Soc. Jpn., 77 (4), 765–766 (2004). doi: 10.1246/bcsj.77.765
  12. Liao P., Huang J., Yan Y., and Tang B. Z. Clusterizationtriggered emission (CTE): one for all, all for one. Mater. Chem. Front., 5 (18), 6693−6717 (2021). doi: 10.1039/D1QM00808K
  13. Pinotsi D., Grisanti L., Mahou P., Gebauer R., Kaminski C.F., Hassanali A., and Kaminski Schierle G. S. Proton transfer and structure-specific fluorescence in hydrogen bond-rich protein structures. J. Am. Chem. Soc., 138 (9), 3046–3057 (2016). doi: 10.1021/jacs.5b11012
  14. Zhao W., He Z., and Tang B. Z. Room-temperature phosphorescence from organic aggregates. Nat. Rev. Mater., 5 (12), 869–885 (2020). doi: 10.1038/s41578-020-0223-z
  15. Теренин А. Н. Фотоника молекул красителей и родственных органических соединений (Наука, Ленинград, 1967).
  16. Lakowicz J. R. Principles of Fluorescence Spectroscopy, 3rd edition, Ed. by J. R. Lakowicz (Springer, Berlin., Germany, 2006).
  17. Luo X., Tian B., Zhai Y., Guo H., Liu S., Li J., Li S., James T. D., and Chen Z. Room-temperature phosphorescent materials derived from natural resources. Nat. Rev. Chem., 7 (11), 800–812 (2023). doi: 10.1038/s41570-023-00536-4
  18. Дегтярева О. В., Афанасьев В. Н., Хечинашвили Н. Н., Терпугов Е. Л. Структура и свойства L-лизина монохлорида и L-глицина в жидкой фазе при воздействии оптическим излучением низкой интенсивности. Современные проблемы науки и образования, 4, 288 (2013). URL: https://scienceeducation.ru/ru/article/view?id=10010.
  19. Terpugov E. L., Kondratyev M. S. and Degtyareva O. V. Light-induced effects in glycine aqueous solution studied by Fourier transform infrared-emission spectroscopy and ultraviolet-visible spectroscopy. J. Biomol. Struct. Dynamics, 39 (1), 108−117 (2020). doi: 10.1080/07391102.2020.1717628
  20. Terpugov E. L., Udaltsov S. N., and Degtyareva O. V. Study of the Spectral Characteristics of L-Lysine and L-Arginine Using UV-VIS Spectroscopy and SteadyState and Synchronous Fluorescence Spectroscopy. Biophysics, 66 (5), 726–732 (2021). doi: 10.1134/S0006350921050250
  21. Demchenko A. P. The red-edge effects: 30 years of exploration. Luminescence, 17 (1), 19–42 (2002). doi: 10.1002/bio.671
  22. Борн М. и Вольф Э. М. Основы оптики (Наука, М., 1973).
  23. Khanarian G. and Moore W. J. The Kerr effect of amino acids in water. Austral. J. Chem., 33 (8), 1727–1741 (1980). doi: 10.1071/CH9801727
  24. Dou X., Zhou Q., Chen X., Tan Y., He X., Lu P., Sui K., Tang B. Z., Zhang Y., and Yuan W. Z. Clustering-triggered emission and persistent room temperature phosphorescence of sodium alginate. Biomacromolecules, 19 (6), 2014−2022 (2018). DOI: doi.org/10.1021/acs.biomac.8b00123
  25. Xiao G., Fang X., Ma Yu-J., and Yan D. Multi-mode and dynamic persistent luminescence from metal cytosine halides through balancing excited-state proton transfer. Adv.Sci. (Weinh), 9 (16), e2200992 (2022). doi: 10.1002/advs.202200992
  26. Zhang P., Zhang S., Yang J., Li P., and Li H. Clusterization-triggered room temperature phosphorescence supramolecular assembly with extraordinary stimulus-responsive features from nonaromatic amino acids. Chemistry – Eur. J., 29 (38), e202300371 (2023). doi: 10.1002/chem.202300371

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
Скачать

© Российская академия наук, 2025

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».