光敏色素蛋白是一种光受体，在调节植物和微生物的生命周期中起着关键作用。有趣的是，虽然蓝藻光敏色素Cph1和蓝藻色素AnPixJ使用相同的藻蓝蛋白（PCB）生色团来吸收光，但它们的激发态行为却截然不同。有鉴于此，奥地利维也纳大学的 Leticia González等研究人员，揭示了氢键网络决定Cph1和AnPixJ光敏色素的早期光异构化。

本文要点

1）研究人员使用多尺度计算来解释Cph1和AnPixJ中PCB的不同早期光异构化机制。

2）研究人员发现它们的电子S1、T1和S0电位极小值由于蛋白质环境中氢键网络的不同而表现出不同的几何结构和电子结构。

3）这些特殊的相互作用沿着光异构化路径影响S1电子结构，最终导致Cph1的内部转换，AnPixJ的系统间交叉。同时解释了为什么AnPixJ中的激发态弛豫比Cph1（约30ps）慢得多（约100ns）。

4）研究人员预测在AnPixJ中，当与PCB相互作用的羧基质子化时，可以实现有效的内部转化。

本文研究工作不仅证明了质子化在调节生物生色团光化学中的决定性作用，而且代表着朝着全面理解含胆红素光感受器的自然进化迈出了重要的一步。

参考文献：

Xiang-Yang Liu, et al. Hydrogen-Bond Network Determines the Early Photoisomerization of Cph1 and AnPixJ Phytochromes. Angewandte Chemie, 2021.

DOI：10.1002/anie.202104853

https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/anie.202104853