An excited state density functional theory study of the rhodopsin chromophore

Journal of the American Chemical Society

Volumn 121, Issue 51, 1999, Pages 12177-12183

  Molteni, C ^a,b   Frank, I ^a,c   Parrinello, M ^a  

^a MAX PLANCK INSTITUT FÜR FESTKÖRPERFORSCHUNG   (Germany)

^b UNIVERSITY OF CAMBRIDGE   (United Kingdom)

^c Physikalische Chemie   (Germany)

Author keywords

[No Author keywords available]

Indexed keywords

RHODOPSIN; SINGLET OXYGEN;

ARTICLE; CHEMICAL STRUCTURE; CHROMATOPHORE; CIS TRANS ISOMERISM; DENSITY; GEOMETRY; MOLECULAR DYNAMICS; PHOTOCHEMISTRY; THEORY;

EID: 0033616112     PISSN: 00027863     EISSN: None     Source Type: Journal    
DOI: 10.1021/ja983708a     Document Type: Article

References (98)

1. Birge, R. R. Biochim. Biophys. Acta 1990, 92, 7179-7195.
2. Birge, R. R. Annu. Rev. Biophys. Bioeng. 1981, 74, 5669-5678.
3. Hargrave, P. A.; McDowell, J. H. Int. Rev. Cytol. B 1992, 49-97.
4. Wald, G. Nature 1968, 219, 800-807.
5. Schoenlein, R. W.; Peteanu L. A.; Mathies, R. A.; Shank, C. V. Science 1991, 254, 412-415.
6. Peteanu L. A.; Schoenlein, R. W.; Wang, Q.; Mathies, R. A.; Shank, C. V. Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 1993, 90, 11762-11766.
7. Wang, Q.; Schoenlein R. W.; Peteanu L. A.; Mathies, R. A.; Shank, C. V. Science 1994, 266, 422-424.
8. Gärtner, W.; Ternieden, S. J. Photochem. Phatobiol. B Biol. 1996, 33, 83-86.
9. Koch, D.; Gärtner, W. Photochem. Photobiol. 1997, 65, 181-184.
10. Kochendoerfer, G. G.; Mathies, R. A. J. Phys. Chem. 1996, 100, 14526-14532.
11. Kandori, H.; Sasabe, H.; Nakanisi, K.; Yoshizawa, T.; Mizukami, T.; Shichida, Y. J. Am. Chem. Soc. 1996, 118, 1002-1005.
12. Pebay-Peyroula, E.; Rummel, G.; Rosenbusch, J. P.; Landau, E. M. Science 1997, 277, 1676-1681.
13. Oesterhelt, D.; Stoeckenius, W. Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 1973, 70, 2853.
14. Birge, R. R.; Cooper, T. M. Biophys. J. 1983, 42, 61-69.
15. Mathies, R. A.; Cruz, C. H. B.; Pollard, W. T.; Shank, C. V. Science 1988, 240, 777-779.
16. Oesterhelt, D.; Tittor, J.; Bamberg, E. J. Bioenerg. Biomemb. 1992, 24, 181-191.
17. Birge, R. R. Nature 1994, 371, 659.
18. Patzelt, H.; Ulrich, A. S.; Egbringhoff, H.; Dux, P.; Ashurst, J.; Simon, B.; Oschkinat, H.; Oesterhelt, D. J. Biomol. NMR 1997, 10, 95-106.
19. Rousso, I.; Khachatryanm E.; Gat, Y.; Brodsky, I.; Ottolenghi, M.; Sheves, M.; Lewis, A. Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 1997, 94, 7937-7941.
20. Zhong, Q.; Ruhman, S.; Ottolenghi, M.; Sheves, M.; Friedman, N.; Atkinson, G. H.; Delaney, J. K. J. Am. Chem. Soc. 1996, 118, 12828-12829.
21. Logunov, S. L.; Masciangioli, T. M.; Kamalov, V. F.; El-Sayed, M. A. J. Phys. Chem. B 1998, 102, 2303-2306.
22. Pogozheva, I. D.; Lomize, A. L.; Mosberg, H. I. Biophys. J. 1997, 72, 1963-1985.
23. Edholm, O.; Berger, O.; Jähnig, F. J. Mol. Biol. 1995, 250, 94-111.
24. Humphrey, W.; Logunov, I.; Schulten, K.; Sheves, M. Biochemistry 1994, 33, 3668-3678.
25. Humphrey, W.; Xu, D.; Sheves, M.; Schulten, K. J. Phys. Chem. 1995, 99, 14549-14560.
26. Logunov, I.; Humphrey, W.; Schulten, K.; Sheves, M. Biophys. J. 1995, 68, 1270-1282.
27. Logunov, I.; Schulten, K. J. Am. Chem. Soc. 1996, 118, 9727-9735.
28. Humphrey, W.; Lu, H.; Logunov, I.; Werner, H.-J.; Schulten, K. Biophys. J. 1998, 75, 1689-1699.
29. Warshel, A. Nature 1976, 260, 679-683.
30. Warshel, A.; Barboy N. J. Am. Chem. Soc. 1982, 104, 1469-1476.
31. Warshel, A.; Chu Z. T.; Hwang, J.-K. Chem. Phys. 1991, 158, 303-314.
32. Grossjean, M. F.; Tavan, P. J. Chem. Phys. 1988, 88, 4884-4896.
33. Tavan, P.; Schulten, K.; Oesterhelt, D. Biophys. J. 1985, 47, 415-430.
34. Birge, R. R.; Schulten, K.; Karplus, M. Chem. Phys. Lett. 1975, 1, 451-454.
35. Schulten, K.; Dinur, U.; Honig, B. J. Chem. Phys. 1980, 73, 3927-3935.
36. Kurihara, Y.; Aoki; Y.; Imamura, A. J. Chem. Phys. 1997, 107, 3569-3575.
37. Birge, R. R.; Hubbard, L. M. Biophys. J. 1981, 34, 517-134.
38. Birge, R. R.; Murray, L. P.; Zidovetzki, R.; Knapp, H. M. J. Am. Chem. Soc. 1987, 109, 2090-2101.
39. Tallent, J. R.; Hyde, E. W.; Findsen, L. A.; Fox, G. C.; Birge, R. R. J. Am. Chem. Soc. 1992, 114, 1581-1592.
40. Tallent, J. R.; Birge, J. R.; Zhang, C.-F.; Wenderholm, E.; Birge, R. R. Photochem. Photobiol. 1992, 56, 935-952.
41. Sakai, K.; Vacek, G.; Lüthi, H. P.; Nagashima, U. Photochem. Photobiol. 1997, 66, 532-540.
42. Locknar, S. A.; Peteanu, L. A. J. Phys. Chem. B 1998, 102, 4240-4246.
43. Dobado, J. A.; Nonella, M. J. Phys. Chem. 1996, 100, 18282-18288.
44. Vreven, T.; Bernardi, F.; Garavelli, M.; Olivucci, M.; Robb, M. A.; Schlegel H. B. J. Am. Chem. Soc. 1997, 119, 12687-12688.
45. Garavelli, M.; Celani, P.; Bernardi, F.; Robb, M. A.; Olivucci, M. J. Am. Chem. Soc. 1997, 119, 6891-6901.
46. Garavelli, M.; Bernardi, F.; Olivucci, M.; Vreven, T.; Klein, S.; Celani, P.; Robb, M. A. Faraday Discuss. 1998, 110, 51-70.
47. Garavelli, M.; Bernardi, F.; Celani, P.; Robb, M. A.; Olivucci, M. J. Photochem. Photobiol. A 1998, 114, 109-116.
48. Garavelli, M.; Vreven, T.; Celani, P., Bernardi, F.; Robb, M. A.; Olivucci, M. J. Am. Chem. Soc. 1998, 120, 1285-1288.
49. Garavelli, M.; Negri, F.; Olivucci, M. J. Am. Chem. Soc. 1999, 121, 1023-1029.
50. Garavelli, M.; Bernardi, F.; Robb, M. A.; Olivucci, M. J. Mol. Struct. (THEOCHEM) 1999, 463, 59-64.
51. Martin, C. H. J. Phys. Chem. 1996, 100, 14310-14315.
52. Du, P.; Davidson, E. R. J. Phys. Chem. 1990, 94, 7013-7020.
53. Merchán, M.; Gonzáles-Luque, R. J. Chem. Phys. 1997, 106, 1112-1122.
54. Yamamoto, S.; Wasada, H.; Kakitani, K. J. Mol. Struct. (THEOCHEM) 1998, 451, 151-162.
55. Yamamoto, S.; Wasada, H.; Kakitani, K. J. Mol. Struct. (THEOCHEM) 1999, 462, 463-471.
56. Terstegen, F.; Buss, V. Chem. Phys. 1997, 225, 163-171.
57. Bifone, A.; de Groot, H. J. M.; Buda, F. Chem. Phys. Lett. 1996, 248, 165-172.
58. Buda, F.; de Groot, H. J. M.; Bifone, A. Phys. Rev. Lett. 1996, 77, 5405-5408.
59. Bifone, A.; de Groot, H. J. M.; Buda, F. J. Chem. Phys. B 1997, 101, 2954-2958.
60. Bifone, A.; de Groot, H. J. M.; Buda, F. Pure Appl. Chem. 1997, 69, 2105-2110.
61. La Penna, G.; Buda, F.; Bifone, A.; de Groot, H. J. M. Chem. Phys. Lett. 1998, 294, 447-453.
62. Beppu, Y.; Kakitani, T.; Tokunaga, F. Photochem. Photobiol. 1992, 56, 1113-1117.
63. Frank, I.; Hutter, J.; Marx, D.; Parrinello, M. J. Chem. Phys. 1998, 108, 4060-4069.
64. Ziegler, T.; Rauk, A.; Baerends, E. J. Theor. Chim. Acta 1977, 43, 261.
65. Roothaan, C. C. J. Rev. Mod. Phys. 1960, 32, 179.
66. Parrinello, M. Solid State Communications 1997, 102, 107-120. Galli, G.; Parrinello, M. In Computer Simulations in Materials Science; Pontikis, V., Meyer, M., Eds.; Kluwer: Dordrecht, 1991. Payne, M. C.; Teter, M. P.; Allan, D. C.; Arias, T. A.; Joannopoulos, J. D. Rev. Mod. Phys. 1992, 64, 1045-1097. Galli, G.; Pasquarello, A. In Computer Simulations in Chemical Physics; Allen, M. P., Tildesley, D. J., Eds.; Kluwer: Dordrecht, 1993.
67. Parrinello, M. Solid State Communications 1997, 102, 107-120. Galli, G.; Parrinello, M. In Computer Simulations in Materials Science; Pontikis, V., Meyer, M., Eds.; Kluwer: Dordrecht, 1991. Payne, M. C.; Teter, M. P.; Allan, D. C.; Arias, T. A.; Joannopoulos, J. D. Rev. Mod. Phys. 1992, 64, 1045-1097. Galli, G.; Pasquarello, A. In Computer Simulations in Chemical Physics; Allen, M. P., Tildesley, D. J., Eds.; Kluwer: Dordrecht, 1993.
68. Parrinello, M. Solid State Communications 1997, 102, 107-120. Galli, G.; Parrinello, M. In Computer Simulations in Materials Science; Pontikis, V., Meyer, M., Eds.; Kluwer: Dordrecht, 1991. Payne, M. C.; Teter, M. P.; Allan, D. C.; Arias, T. A.; Joannopoulos, J. D. Rev. Mod. Phys. 1992, 64, 1045-1097. Galli, G.; Pasquarello, A. In Computer Simulations in Chemical Physics; Allen, M. P., Tildesley, D. J., Eds.; Kluwer: Dordrecht, 1993.
69. Parrinello, M. Solid State Communications 1997, 102, 107-120. Galli, G.; Parrinello, M. In Computer Simulations in Materials Science; Pontikis, V., Meyer, M., Eds.; Kluwer: Dordrecht, 1991. Payne, M. C.; Teter, M. P.; Allan, D. C.; Arias, T. A.; Joannopoulos, J. D. Rev. Mod. Phys. 1992, 64, 1045-1097. Galli, G.; Pasquarello, A. In Computer Simulations in Chemical Physics; Allen, M. P., Tildesley, D. J., Eds.; Kluwer: Dordrecht, 1993.
70. Filatov, M.; Shaik, S. Chem. Phys. Lett. 1998, 288, 689-697.
71. Filatov, M.; Shaik, S. J. Chem. Phys. 1999, 110, 116-125.
72. Filatov, M.; Shaik, S. Chem. Phys. Lett. 1999, 304, 429-437.
73. Hockney, R. W. Methods Comput. Phys. 1970, 9, 136. Barnett, R. N.; Landman, U. Phys. Rev. B 1993, 48, 2081-2087.
74. Hockney, R. W. Methods Comput. Phys. 1970, 9, 136. Barnett, R. N.; Landman, U. Phys. Rev. B 1993, 48, 2081-2087.
75. Becke, A. D. Phys. Rev. A 1988, 38, 3098-3100.
76. Lee, C.; Yang, W.; Parr, R. C. Phys. Rev. B 1988, 37, 785-789.
77. Troullier, N.; Martins, J. L. Phys. Rev. B 1991, 43, 1993-2006.
78. Gunnarsson, O.; Lundqvist, B. I. Phys. Rev. B 1976, 13, 4274-4298.
79. Cooper, A. Nature 1979, 282, 531-533.
80. Coker, D. F. Computer simulation methods for nonadiabatic dynamics in condensed systems. In Computer Simulation in Chemical Physics; Allen, M. P., Tildesley, D. J., Eds.; Kluwer: Academic: Dordrecht, 1993.
81. Ben-Nun, M.; Molnar, F.; Lu, H.; Phillips, J. C.; Martinez, T. J.; Schulten, K. Faraday Discuss. 1998, 110, 447-462.
82. Hudson, B.; Kohler, B. Annu. Rev. Phys. Chem. 1974, 25, 437-460.
83. Grimme, S. Chem. Phys. Lett. 1996, 259, 128-137.
84. Hirata, S.; Head-Gordon, M. Chem. Phys. Lett. 1999, 302, 375-382.
85. Hamm, P.; Zurek, M.; Röschinger, T.; Patzelt, H.; Oesterhelt, D.; Zinth, W. Chem. Phys. Lett. 1996, 263, 613-621.
86. Logunov, S. L.; Song, L.; El-Sayed, M. A. J. Phys. Chem. 1996, 100, 18586-18591.
87. Kandori, H.; Katsuta, Y.; Masayoshi, I.; Sasabe, Hiroyuki J. Am. Chem. Soc. 1995, 117, 2669-2670.
88. Mathies, R.; Stryer. L. Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 1976, 73, 2169-2173.
89. Ponder, M.; Mathies, R. J. Phys. Chem. 1983, 5090-5098.
90. Corsetti, J. P.; Koher, B. E. J. Phys. Chem. 1977, 67, 5237-5243.
91. Song, L.; El-Sayed, M. A.; Lanyi, J. K. Science 1993, 261, 891-894.
92. Sakmar, T.; Franke, R.; Khorana, G. Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 1989, 86, 8309-8313.
93. Jäger, F.; Fahmy, K.; Sakmar, T. P.; Siebert, F. Biochemistry 1994, 33, 10878-10882.
94. Zhukovsky, E.; Oprian, D. Science 1989, 246, 928-930.
95. Han, M.; Dedecker, B. S.; Smith, S. O. Biophys. J. 1993, 65, 899-906.
96. Han, M.; Smith, S. O. Biochemistry 1995, 34, 1425-1432.
97. Han, M.; Smith, S. O. Biophys. Chem. 1995, 56, 23-29.
98. Deng, H.; Huang, L. W.; Callender, R.; Ebrey, T. Biophys. J. 1994, 66, 1129-1136.