Vibrational assignment of torsional normal modes of rhodopsin: Probing excited-state isomerization dynamics along the reactive C11=C12 torsion coordinate

Journal of Physical Chemistry B

Volumn 102, Issue 15, 1998, Pages 2787-2806

  Lin, Steven W ^a,c   Groesbeek, Michel ^b,d   Van Der Hoef, Ineke ^b   Verdegem, Peter ^b   Lugtenburg, Johan ^b   Mathies, Richard A ^a  

^a UNIVERSITY OF CALIFORNIA   (United States)

^b LEIDEN UNIVERSITY   (Netherlands)

^c ROCKEFELLER UNIVERSITY   (United States)

^d YALE UNIVERSITY   (United States)

Author keywords

[No Author keywords available]

Indexed keywords

EID: 0001246575     PISSN: 15206106     EISSN: None     Source Type: Journal    
DOI: 10.1021/jp972752u     Document Type: Article

References (96)

1. Yoshizawa, T.; Wald, G. Nature 1963, 197, 1279.
2. For reviews, see: (a) Birge, R. R. Biochim. Biophys. Acta 1990, 1016, 293. (b) Kochendoerfer, G. G.; Mathies, R. A. Israel J. Chem. 1995, 35, 211.
3. For reviews, see: (a) Birge, R. R. Biochim. Biophys. Acta 1990, 1016, 293. (b) Kochendoerfer, G. G.; Mathies, R. A. Israel J. Chem. 1995, 35, 211.
4. (a) Nathansm, J. Biochemistry 1992, 31, 4923.
5. (b) Sakmar, T. P.; Fahmy, K. Israel J. Chem. 1995, 35, 325.
6. Tallent, J. R.; Hyde, E. W.; Findsen, L. A.; Fox, G. C.; Birge, R. R. J. Am. Chem. Soc. 1992, 114, 1581.
7. (a) Busch, G. E.; Applebury, M. L.; Lamola, A. A.; Rentzepis, P. M. Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 1972, 69, 2802.
8. (b) Spalink, J. D.; Reynolds, A. H.; Rentzepis, P. M.; Sperling, W.; Applebury, M. L. Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 1983, 80, 1887.
9. Monger, T. G.; Alfano, R. R.; Callender, R. H. Biophys. J. 1979, 27, 105.
10. Hayward, G.; Carlsen, W.; Siegman, A.; Stryer, L. Science 1981, 211, 942.
11. Kandori, H.; Shichida, Y.; Yoshizawa, T. Biophys. J. 1989, 56, 453.
12. Doukas, A. G.; Junnarkar, M. R.; Alfano, R. R.; Callender, R. H.; Kakitani, T.; Honig, B. Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 1984. 81, 4790.
13. Kochendoerfer, G. G.; Mathies, R. A. J. Phys. Chem. 1996, 100, 14526.
14. Loppnow, G. R.; Mathies, R. A. Biophys. J. 1988, 54, 35.
15. Shreve, A. P.; Mathies, R. A. J. Phys. Chem. 1995, 99, 7285.
16. Loppnow, G. R.; Mathies, R. A.; Middendorf, T. R.; Gottfried, D. S.; Boxer, S. G. J. Phys. Chem. 1992, 96, 737.
17. Schoenlein, R. W.; Peteanu, L. A.; Mathies, R. A.; Shank, C. V. Science 1991, 254, 412.
18. Peteanu, L. A.; Schoenlein, R. W.; Wang, Q.; Mathies, R. A.; Shank, C. V. Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 1993, 90, 11762.
19. Wang, Q.; Schoenlein, R. W.; Peteanu, L. A.; Mathies, R. A.; Shank, C. V. Science 1994, 266, 422.
20. Becker, R. S. Photochem. Photobiol. 1988, 48, 369.
21. Koyama, Y.; Kubo, K.; Komori, M.; Yasuda, H.; Mukai, Y. Photochem. Photobiol. 1991, 54, 433.
22. Huppert, D.; Rentzepis, P. M. J. Phys. Chem. 1986, 90, 2813.
23. Kandori, H.; Katsuta, Y.; Ito, M.; Sasabe, H. J. Am. Chem. Soc. 1995, 117, 2669.
24. Warshel, A.; Karplus, M. J. Am. Chem. Soc. 1974, 96, 5677.
25. Kochendoerfer, G. G.; Verdegem, P. J. E.; van der Hoef, I.; Lugtenburg, J.; Mathies, R. A. Biochemistry 1996, 35, 16230.
26. Schoenlein, R. W.; Peteanu, L. A.; Wang, Q.; Mathies, R. A.; Shank, C. V. J. Phys. Chem. 1993, 97, 12087.
27. Wang, Q.; Kochendoerfer, G. G.; Schoenlein, R. W.; Verdegem, P. J. E.; Lugtenburg, J.; Mathies, R. A.; Shank, C. V. J. Phys. Chem. 1996, 100, 17388.
28. Tang, J.; Albrecht, A. C. In Raman Spectroscopy; Szymanski, H. A., Ed.; Plenum: New York, 1970; Vol. 2, p 33.
29. Lee, S.-Y.; Heller, E. J. J. Chem. Phys. 1979, 71, 4777.
30. Myers, A. B.; Mathies, R. A. In Biological Applications of Raman Spectroscopy: Resonance Raman Spectra of Polyenes and Aromatics; Spiro, T. G., Ed.; Wiley: 1987; Vol. 2. p 1.
31. (a) Reid, P. J.; Lawless, M. K.; Wickham, S. D.; Mathies, R. A. J. Phys. Chem. 1994, 98, 5597.
32. (b) Lawless, M. K.; Wickham, S. D.; Mathies, R. A. Acc. Chem. Res. 1995, 28, 493.
33. Mathies, R.; Oseroff, A. R.; Stryer, L. Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 1976, 73, 1.
34. Mathies, R.; Freedman, T. B.; Stryer, L. J. Mol. Biol. 1977, 109, 367.
35. Callender, R. H.; Doukas, A.; Crouch, R.; Nakanishi, K. Biochemistry 1976, 15, 1621.
36. Eyring, G.; Curry, B.; Broek, A.; Lugtenburg, J.; Mathies, R. Biochemistry 1982, 21, 384.
37. Mathies, R. A.; Smith, S. O.; Palings, I. In Biological Applications of Raman Spectroscopy; Spiro, T. G., Ed.; Wiley: New York, 1987; Vol. 2, p 59.
38. Palings. I.; Pardoen, J. A.; van den Berg, E.; Winkel, C.; Lugtenburg, J.; Mathies, R. A. Biochemistry 1987, 26, 2544.
39. Groesbeek, M.; Rood, G. A.; Lugtenburg, J. Recl. Trav. Chim Pays-Bas 1992, 111, 149.
40. Broek, A. D.; Lugtenburg, J. Recl. Trav. Chim. Pays-Bas 1980, 99, 363.
41. Broek, A. D.; Muradin Szweykowska, M.; Courtin, J. M. L.; Lugtenburg, J. Recl. Trav. Chim. Pays-Bas 1983, 102, 46.
42. Mathies, R. Methods Enzymol. 1982, 88, 633.
43. Oseroff, A. R.; Callender, R. H. Biochemistry 1974, 13, 4243.
44. Mathies, R.; Yu, N. J. Raman Spectrosc. 1978, 7, 349.
45. Miller, F. A.; Hamey, B. M. Appl. Spectrosc. 1970, 24, 291.
46. Warshel, A.; Deakyne, C. Chem. Phys. Lett. 1978, 53, 459.
47. Palings, I.; van den Berg, E. M. M.; Lugtenburg, J.; Mathies, R. A. Biochemistry 1989, 28, 1498.
48. Curry, B.; Palings, I.; Broek, A. D.; Pardoen, J. A.; Lugtenburg, J.; Mathies, R. Adv. Infrared Raman Spectrosc. 1985, 12, 115.
49. Blatz, P. E.; Lin, M.; Balasubramaniyan, P.; Balasubramaniyan, V.; Dewhurst, P. B. J. Am. Chem. Soc. 1969, 91, 5930.
50. Kropf, A.; Whittenberger, B. P.; Goff, S. P.; Waggoner, A. S. Exp. Eye Res. 1973, 17, 591.
51. Doukas, A. G.; Aton, B.; Callender, R. H.; Ebrey, T. G. Biochemistry 1978, 17, 2430.
52. Lin, S. W.; Imamoto, Y.; Fukada, Y.; Shichida, Y.; Yoshizawa, T.; Mathies, R. A. Biochemistry 1994, 33, 2151.
53. Curry, B. U. Ph.D. Dissertation Thesis, Unversity of California at Berkeley, 1983.
54. Ganter, U. M.; Schmid, E. D.; Perez-Sala, D.; Rando, R. R.; Siebert, F. Biochemistry 1989, 28, 5954.
55. Siebert, F.; Mantele, W.; Gerwert, K. Eur. J. Biochem. 1983, 136, 119.
56. Bagley, K. A.; Balogh-Nair, V.; Croteau, A. A.; Dollinger, G.; Ebrey, T. G.; Eisenstein, L.; Hong, M. K.; Nakanishi, K.; Vittitow, J. Biochemistry 1985, 24, 6055.
57. Nelson, R.; de Riel, J. K.; Kropf. A. Proc. Natl. Acad. ,ci. U.S.A. 1970, 66, 531.
58. Ganter, U. M.; Gartner, W.; Siebert, F. Eur. Biophys. J. 1990, 18, 295.
59. Warshel, A.; Barboy, N. J. Am. Chem. Soc. 1982, 104, 1469.
60. Eyring, G.; Curry, B.; Mathies, R.; Fransen, R.; Palings, I.; Lugtenburg, J. Biochemistry 1980, 19, 2410.
61. Deng, H.; Callender, R. H. Biochemistry 1987, 26, 7418.
62. Birge, R. R.; Sullivan, M. J.; Kohler, B. E. J. Am. Chem. Soc. 1976, 98, 358.
63. Cookingham, R. E.; Lewis, A.; Lemley, A. T. Biochemistry 1978, 17, 4699.
64. Gilardi, R. D.; Karle, I. L.; Karle, J. Acta Crystallogr. 1972, B28, 2605.
65. Drikos, G.; Rueppel, H.; Dietrich, H.; Sperling, W. FEBS Lett. 1981, 131, 23.
66. Rowan, R., III; Warshel, A.; Sykes, B. D.; Karplus, M. Biochemistry 1974, 13, 970.
67. Warshel, A. J. Chem. Phys. 1975, 62, 214.
68. Myers, A. B.; Mathies, R. A. J. Chem. Phys. 1984. 81, 1552.
69. Levin, I. W.; Pearce, R. A. R.; Harris, W. J. Chem. Phys. 1973, 59, 3048.
70. Levin, I. W.; Pearce, R. A. R. J. Mol. Spectrosc. 1974, 49, 91.
71. Gavin, R. M.; Rice, S. A. J. Chem. Phys. 1971, 55, 2675.
72. Panchenko, Y. N.; Pulay, P.; Torok, F. J. Mol. Struct. 1976, 34, 283.
73. Birge, R. R.; Pierce, B. M. J. Chem. Phys. 1979, 70, 165.
74. 16,68
75. Colthup, N. B.; Daly, L. H.; Wiberley, S. E. Introduction to Infrared and Raman Spectroscopy, 3rd ed.; Academic Press: New York, 1990; p 547.
76. Warshel, A.; Dauber, P. J. Chem. Phys. 1977, 66, 5477.
77. Albrecht, A. C.; Hutley, M. C. J. Chem. Phys. 1971, 55, 4438.
78. -1 for the 13-demethyl 11-cis PSB.
79. Ci, X.; Myers, A. B. J. Chem. Phys. 1992, 96, 6433.
80. Weiss, R. M.; Warshel, A. J. Am. Chem. Soc. 1979, 101, 6131.
81. Wexler, D.; Mathies, R. A. J. Phys. Chem., submitted for publication.
82. Trulson, M. O.; Dollinger, G. D.; Mathies, R. A. J. Chem. Phys. 1989, 90, 4274.
83. Rodier, J.-M.; Myers, A. B. J. Am. Chem. Soc. 1993, 115, 10791.
84. Mathies, R.; Stryer, L. Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 1976, 73, 2169.
85. Wexler, D.; Kochendoerfer, G. G.; Mathies, R. A. In Femtochemistry and Femtobiology: Ultrafast Reaction Dynamics at Atomic Scale Resolution; Imperial College Press: London, 1998; Vol. 101, in press.
86. Dormans, G. J. M.; Groenenboom, G. C.; van Dorst, W. C. A.; Buck, H. M. J. Am. Chem. Soc. 1988, 110, 1406.
87. Birge, R. R.; Hubbard, L. M. J. Am. Chem. Soc. 1980, 102, 2195.
88. 2 states make it possible for torsional coordinates to couple the two surfaces.
89. Becker, R. S.; Fieedman, K. J. Am. Chem. Soc. 1985. 107, 1477.
90. Rosenfeld, T.; Honig, B.; Ottolenghi, M.; Hurley, J.; Ebrey, T. G. Pure Appl. Chem. 1977, 49, 341.
91. Landau, L. D. Phys. Z. Sowjetunion 1932, 2, 46.
92. Zener, C. Proc. R. Soc. London 1932, A137, 696.
93. Schick, G. A.; Cooper, T. M.; Holloway, R. A.; Murray, L. P.; Birge, R. R. Biochemistry 1987, 26, 2556.
94. (a) Fahmy, K.; Sakmar, T. P. Biochemistry 1993, 32, 9165.
95. (b) Han, M.; Smith, S. O. Biochemistry 1995, 34, 1425.
96. (c) Bifone, A.; deGroot, H. J. M.; Buda, F. J. Phys. Chem. B 1997, 101, 2954.