2024年2月14日,马克斯·普朗克研究所等机构的研究人员在Nature在线发表了题为Influence of pump laser fluence on ultrafast myoglobin structural dynamics的文章。
来自x射线自由电子激光器的高强度飞秒脉冲使研究光诱导反应中电子和核变化的泵浦探测实验成为可能。在从飞秒到毫秒的时间尺度上,对于各种生物系统,时间分辨系列飞秒晶体学(TR-SFX)已经为光诱导异构化、化学键断裂或形成以及电子转移提供了详细的结构数据。然而,迄今为止所有的超快TR-SFX研究都采用了如此高的泵浦激光能量,名义上每个发色团吸收了几个光子。由于多光子吸收可能会迫使蛋白质反应进入非生理途径,因此这种实验方法是否能够得出与生物学相关的单光子诱导反应的有效结论是非常值得关注的。
该研究描述了超快泵浦探针SFX实验对羧肌红蛋白的光解,表明不同的泵浦激光影响产生明显不同的结果。特别是,结构变化的动力学和观察到的Fe-CO键距离的重要机械相干振荡的指标(由最近的量子波包动力学预测被认为强烈依赖于泵浦激光能量,与量子化学分析一致。该研究结果证实了在线性光激发下进行超快TR-SFX泵浦探针实验的可行性和必要性。研究人员认为这是重新评估超快TR-SFX泵浦探针实验的设计和解释的起点,从而产生与机械相关的见解。