論文の概要: Ultraviolet superradiance from mega-networks of tryptophan in biological architectures

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2302.01469v1
• Date: Fri, 3 Feb 2023 00:03:59 GMT
• ステータス: 処理完了
• システム内更新日: 2023-02-06 17:58:39.323286
• Title: Ultraviolet superradiance from mega-networks of tryptophan in biological architectures
• Title（参考訳）: バイオアーキテクチャにおけるトリプトファンのメガネットワークからの紫外線超放射
• Authors: N. S. Babcock, G. Montes-Cabrera, K. E. Oberhofer, M. Chergui, G. L. Celardo, P. Kurian
• Abstract要約: いくつかの生物学的に関連のあるトリプトファンメガネットワークの紫外線励起による協調作用の解析を行った。 単励起多様体における我々の理論的解析は、強い超放射状態の形成を予測する。 蛍光量子収率におけるこの超放射性挙動の観測結果について, 階層的に構成されたチューバリン構造に対する考察を行った。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
• License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
• Abstract: Networks of tryptophan -- an aromatic amino acid with strong fluorescent response -- are ubiquitous in biological systems, forming diverse architectures in transmembrane proteins, cytoskeletal filaments, sub-neuronal elements, photoreceptor complexes, virion capsids, and other cellular structures. We analyze the cooperative effects induced by ultraviolet (UV) excitation of several biologically relevant tryptophan mega-networks, thus giving insight into novel mechanisms for cellular signalling and control. Our theoretical analysis in the single-excitation manifold predicts the formation of strongly superradiant states due to collective interactions among organized arrangements of up to more than $10^5$ tryptophan UV-excited transition dipoles in microtubule architectures, which leads to an enhancement of the fluorescence quantum yield that is confirmed by our experiments. We demonstrate the observed consequences of this superradiant behavior in the fluorescence quantum yield for hierarchically organized tubulin structures, which increases in different geometric regimes at thermal equilibrium before saturation -- highlighting the effect's persistence in the presence of disorder.
• Abstract（参考訳）: トリプトファンのネットワークは、強い蛍光応答を持つ芳香族アミノ酸であり、生体内で広く存在し、膜貫通タンパク質、細胞骨格フィラメント、神経下要素、光受容体複合体、ウイルスカプシド、その他の細胞構造において多様な構造を形成する。 生体関連メガネットワークの紫外線(uv)励起による協調効果を解析し,細胞シグナル伝達と制御の新たなメカニズムについて考察した。 単一励起多様体における理論解析は、微小管構造における10^5ドルのトリプトファンuv励起遷移双極子を含む組織的配置間の集団的相互作用による強超ラジカル状態の形成を予測し、実験によって確認された蛍光量子収率の増大に繋がる。 この超ラジアント挙動が、飽和前の熱平衡で異なる幾何構造で増加する階層構造チューブリン構造に対する蛍光量子収率において観察された結果を示し、障害の存在下での効果の持続性を強調した。

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