論文の概要: Engineering quantum optical responses of microtubules through tryptophan-network simulations and ultraviolet spectroscopy
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2604.18604v1
- Date: Thu, 09 Apr 2026 20:53:16 GMT
- ステータス: 翻訳完了
- システム内更新日: 2026-05-04 02:32:14.036683
- Title: Engineering quantum optical responses of microtubules through tryptophan-network simulations and ultraviolet spectroscopy
- Title（参考訳）: トリプトファン-ネットワークシミュレーションと紫外分光法による微小管の量子光学応答
- Authors: Lea Gassab, Travis J. A. Craddock,
- Abstract要約: 微小管は高密度紫外線吸収性芳香族ネットワークをホストし、バイオテクノロジーのための光学応答を設計する機会を示唆している。
本稿では,励起放射結合モデルと分子動力学由来の微小管状集合体を組み合わせることで,マイクロ管状蛍光のチューニングの可能性を評価する。
- 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: Microtubules host dense ultraviolet-absorbing aromatic networks, suggesting an opportunity to engineer their optical response for biotechnology. Here we assess the feasibility of tuning microtubule fluorescence by combining an excitonic radiative-coupling model with molecular-dynamics-derived microtubule-like assemblies and steady-state absorbance and fluorescence measurements in microplate geometries. Simulations quantify how positional and orientational fluctuations reshape radiative rates and quantum yield, and predict how perturbing the tryptophan network by removing a specific site, adding an extra tryptophan at candidate binding pockets, or using mixed modification fractions can modulate emission. Experiments on porcine tubulin dimers and taxol-stabilized microtubules support these trends: polymerization enhances microtubule quantum yield at 280 nm and yields bounded changes at 295 nm due to scattering, while added L-tryptophan reproducibly quenches microtubules at both wavelengths. Together, theory and experiment provide evidence for chemically addressable tuning of microtubule quantum yield and motivate design rules for engineered microtubule photonics.
- Abstract（参考訳）: 微小管は高密度紫外線吸収性芳香族ネットワークをホストし、バイオテクノロジーのための光学応答を設計する機会を示唆している。
ここでは, 励起放射結合モデルと分子動力学由来の微小管状集合体とを組み合わせ, マイクロプレートにおける定常吸収と蛍光測定により, 微管状蛍光のチューニングの可能性を評価する。
シミュレーションは、位置と方向のゆらぎが放射率と量子収率をどのように形成するかを定量化し、特定の部位を除去したり、候補となる結合ポケットに追加のトリプトファンを追加したり、混合修飾分数を用いることで、トリプトファンネットワークの摂動を予測する。
重合は280nmで微小管の量子収率を高め、散乱により295nmで束縛された変化を生じさせる一方、L-トリプトファンは両方の波長で微小管を再現的に焼成する。
理論と実験は共に、微小管の量子収率の化学的に対処可能なチューニングの証拠を提供し、工学化された微小管フォトニクスの設計規則を動機付けている。
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