报告题目：
蓝光受体BLUF域超快光生物
报告时间：
2024年12月6日（周五）10:30-11:00
报告地点：
九龙湖医工楼518报告厅
报告摘要：
蓝光受体BLUF域是微生物体系广泛存在的光感受器。该结构域由黄素辅基吸收蓝光，触发化学反应，有如多米诺骨牌般引发蛋白的构象变化，作为光遗传学工具有着广阔的应用前景。目前在BLUF域的机制领域中存在两类重要问题，第一类涉及受光激发后的化学反应，即如何解析超快时间尺度上包含六步基元反应的双向质子耦合电子转移反应，第二类涉及光化学反应引发的蛋白结构变化，即蛋白的氨基酸如何通过侧链异构化、氢键网络重组、侧链位移等运动从光受体的暗态结构转化成具有功能的明态结构。
课题组在过去的六年中主要聚焦使用瞬态紫外可见光谱研究蓝光受体BLUF域的光化学反应过程，通过设计不同的突变体，成功解析了六步基元反应的时序、速率、动力学同位素效应和耦合情况。然而，紫外可见区段电子光谱无法提供化学键层面上的结构信息，因此课题组一直致力于发展基于中红外光谱技术即瞬态中红外光谱和二维红外光谱并用于BLUF域蓝光受体机制的研究。在BLUF域的六步基元反应中，存在着两步连续的质子转移过程，我们称之为质子接递。质子接递是质子长程转移的基本步骤，其研究难点是捕捉和定量其单步质子转移中间体，我们称之为质子接递中间体。我们通过瞬态中红外光谱捕捉了明态光循环以及模拟暗态的突变体光循环中的两种不同的质子接递中间体。有趣的是，红外特征峰显示明态光循环中的质子接递中间体的质子定域在桥梁氨基酸Gln上，而模拟暗态的突变体光循环中质子接递中间体的质子则离域在Tyr和Gln之间。质子离域情况反映了BLUF域活性位点氢键网络的pKa梯度。除此之外，课题组自主搭建了基于单点中红外探测器的二维红外光谱。通过遗传学密码子扩增法将非天然氨基酸PheN3替代蓝光受体BLUF域的活性位点旁边的色氨酸，并通过叠氮基的二维红外信号来追踪BLUF域活性位点的水合动力学，发现BLUF域活性位点极为疏水，可能有利于化学能向机械能的高效转化。
报告人简介：
丁蓓，女，博导，上海交通大学长聘副教授。长期从事超快光谱仪器开发和超快光谱在生物体系中的应用。现任中国化学会时间分辨谱学专业委员会委员，上海市生物物理学会理事，国际期刊《J. Chem. Phys.》编委以及《Ultrafast Science》青年编委。入选上海市教委晨光计划、上海市科委扬帆计划、中组部第十五批青千。主持科技部重点研发青年科学家项目、基金委面上项目等。曾获密西根大学巴伯学者奖并入围2024年超快科学全球女科学奖决赛。
