7,8-双去甲基-8-羟基-5-脱氮核黄光酸性与溶剂依赖性荧光的光物理机制及其生物学意义

本研究通过Catalan多参数分析和分子动力学模拟，揭示了5-脱氮核黄素衍生物F0在14种溶剂中的质子转移机制（ESPT）与荧光特性，首次测定其光酸强度（ΔpKa=3.67），为理解其在DNA光解酶（photolyases）和生物发光系统中的能量转移机制提供关键依据。

　　

亮点

通过Catalan多参数分析和分子动力学技术，系统研究了溶剂特性（极性、氢键能力等）对F₀荧光的影响。

材料

F₀由俄罗斯科学院舍米亚金-奥夫钦尼科夫生物有机化学研究所合成。储备水溶液含0.77 mM F₀和0.1%甲酸，浓度在pH 9.2缓冲液中测定（ε₄₂₀=45,500 M^?1 cm^?1）。

F₀在质子和非质子溶剂中的光谱特性

在14种溶剂（9种质子/5种非质子）中获得了F₀的吸收和荧光发射光谱。吸收带位于350–470 nm范围，多数溶剂中同时存在质子化（F₀H）与去质子化（F₀^?）形式。

结论

本研究阐明了微环境物理化学特性如何决定F₀的光物理性质，该分子在多种生物的光解酶中作为光捕获天线，并最新发现于西伯利亚蚯蚓（Henlea sp.）的生物发光系统中。通过Catalan多参数方法分析溶剂化色效应对F₀的激发/发射光谱及荧光寿命的影响，揭示了溶剂极性（SP）和碱性（SB）对斯托克斯位移的显著调控作用。分子动力学模拟表明溶剂氢键相互作用可改变荧光团的构象动力学，进而影响其光物理行为。