ИСТИНА

Флуоресцентные белки в настоящее время широко применяются в качестве биомаркеров при проведении исследований в биохимии и клеточной биологии. Синтез и исследование производных хромофорных групп флуоресцентных белков дает ключ к пониманию структуры и спектральных особенностей уже известных белков, а также открывает новые области применения для их синтетических аналогов. Введение дифторборильного фрагмента в структуру хромофора зеленого флуоресцентного белка позволяет избавиться от нежелательной цис-транс изомеризации по центральной связи, приводящей к безызлучательной релаксации из возбужденного состояния, и значительному снижению квантового выхода флуоресценции. Введение аминогруппы в молекулу хромофора приводит к смещению полос поглощения и флуоресценции в красную область спектра. Отличительной особенностью конформационно жестких хромофоров с алкил-замещенной аминогруппой NMe2-BDI-BF2 является сильная зависимость квантового выхода флуоресценции от растворителя: в диоксане квантовый выход близок к 1, тогда как в водном растворе флуоресценция почти полностью исчезает. Целью данной работы является исследование фотофизических свойств и механизмов безызлучательной релаксации этих хромофоров с помощью неэмпирических методов квантовой химии высокого уровня точности. Равновесные геометрические конфигурации хромофоров в газовой фазе в основном и возбужденных электронных состояниях, а также энергии вертикальных переходов и спектры поглощения и флуоресценции рассчитывались с помощью многоконфигурационной квазивырожденной теории возмущений XMCQDPT2. Расчет энергетического спектра и анализ характера низколежащих электронно-возбужденных состояний свидетельствуют о наличии оптически разрешенного возбужденного состояния с внутримолекулярным переносом заряда. Рассчитанные сольватохромные и стоксовы сдвиги хорошо согласуются с экспериментальными данными. Показано, что модифицированные хромофоры с алкил-замещенными аминогруппами характеризуются значительным увеличением основности карбоксильного атома кислорода в первом возбужденном состоянии. Полученные результаты объясняют существенное влияние протонных растворителей на квантовый выход флуоресценции за счет неадиабатического переноса протона с растворителя на хромофор.