mKeima荧光蛋白是具有大斯托克斯位移(Large stokes shift, LSS)荧光发射的红色荧光蛋白，是生物医学成像中重要的荧光标记。其中激发态质子传递是mKeima蛋白产生LSS荧光发射的重要原因。X-射线晶体结构学解析表明mKeima蛋白在中性环境下同时存在顺式(cis)和反式(trans)两种构象的发色团分子，但目前发色团产生LSS荧光发射的物理机制尚不清楚。上海科技大学物质科学与技术学院刘伟民课题组与合作团队采用飞秒受激拉曼光谱技术和几种飞秒时间分辨电子态光谱技术，结合量子化学计算，解析了mKeima蛋白发色团激发态质子传递和异构化相关的激发态动力学过程。该成果作为杂志卷首插图文章（Frontispiece）发表于国际知名学术期刊(Angewandte Chemie International Edition）《德国应用化学》。
研究团队通过mKeima荧光蛋白在水/重水以及不同pH环境下的激发态动力学分析，获取了mKeima清晰的光循环过程，其中包括发生在发色团cis和trans两种构象下的激发态质子传递（cis-A*态到cis-I*态、trans-A*态到trans-I*态），顺-反异构化过程（cis-I*态到trans-I态），以及基态质子传递过程（cis-I态到cis-A态，trans-I态到cis-A态）。实验结果显示, mKeima蛋白中trans发色团是产生620 nm处LSS荧光的主要来源；而cis发色团由于异构化的影响只在520 nm处产生极弱的荧光发射。该项目研究成果表明飞秒受激拉曼光谱技术结合时间分辨电子光谱技术是研究生理环境（水溶液环境）下光敏蛋白激发态结构动力学的有效手段。
mKeima光反应循环图