能够吸收紫外光的视紫红质（rhodopsins）在生命领域中紫外光的视觉和传感中起到重要作用，和吸收可见光的视紫红质有所区别（可见光吸收基于视网膜上的质子化Schiff碱），紫外光吸收视紫红质通过非质子化的Schiff碱进行作用。目前，紫外光吸收视紫红质的光反应动力学过程和相关机理仍未得到理解。阿姆斯特丹自由大学John T.M. Kennis、柏林洪堡大学等报道了真核藻类中的组氨酸激酶视紫红质1（HKR1，histidine kinase rhodopsin 1）的基态和激发态动力学过程，作者通过飞秒激发Raman光谱和飞秒~毫秒范围的瞬态吸收光谱进行研究。

本文要点：

（1）

作者发现，紫外光吸收视紫红质的能级排列和可见光吸收视紫红质的能级排列相反，具有光学禁阻的A_g^-对称性的能量较低的S₁激发态，和能量较高的B_u⁺对称性的吸收紫外光S₂激发态。受光激发形成S₂的过程通过独特的双异构化过程进行：首先，C13=C14 cis-trans异构在＜100 fs的S₂-S₁过程中进行，该过程快速进行，并且生成的异构体为激发态；随后，C15=N16 anti-syn异构化在S₁-S₀变化过程退回到基态，该过程在4.8 ps内完成。作者发现了两个位于基态的非质子化视网膜光生产物，分别为13-trans/15-syn和13-cis/15-syn两种弛豫到基态的产物。这两种产物分别在58 μs和3.2 ms完成质子化过程，并生成吸收蓝光的HKR1。

（2）

样品制备。将提纯后的蛋白配置成浓度20 mM的pH 8 Tris缓冲液，其中含有150 mM NaCl和0.03 % β-D-麦芽糖苷进行瞬态吸收测试、Raman测试。样品放置于两片2 mm厚的CaF₂中，厚度调节至400 μm。

参考文献

Yusaku Hontani, Matthias Broser, Meike Luck, Joern Weissenborn,

Miroslav Kloz, Peter Hegemann, and John T.M. Kennis*

Dual photoisomerization on distinct potential energy surfaces in a UV absorbing rhodopsin, J. Am. Chem. Soc. 2020

DOI：10.1021/jacs.0c03229

https://pubs.acs.org/doi/10.1021/jacs.0c03229