Calculation of quantum parameters for nonadiabatic redox reactions. Application to photoreduction of flavin in DNA photolyase

Journal of Physical Chemistry B

Volumn 104, Issue 29, 2000, Pages 6894-6902

  Lee, EunJoo ^a   Medvedev, Emile S ^b   Stuchebrukhov, Alexei A ^a  

^a UNIVERSITY OF CALIFORNIA   (United States)

^b INSTITUTE OF PROBLEMS OF CHEMICAL PHYSICS   (Russian Federation)

Author keywords

[No Author keywords available]

Indexed keywords

DNA; ELECTRON TRANSPORT PROPERTIES; NUMERICAL METHODS; PIGMENTS; QUANTUM THEORY; REDOX REACTIONS; REDUCTION; SOLVENTS; WATER;

DNA PHOTOLYASE; ELECTRON TRANSFER; FLAVIN COFACTOR; JORTNER EXPRESSION; PHOTOREDUCTION; QUANTUM MODES;

ENZYMES;

EID: 0034228579     PISSN: 15206106     EISSN: None     Source Type: Journal    
DOI: 10.1021/jp000167e     Document Type: Article

References (54)

1. Jortner, J. J. Chem. Phys. 1976, 64, 4860.
2. Closs, G. L.; Calcaterra, L. T.; Green, N. J.; Penfield, K. W.; Miller, J. R. J. Phys. Chem. 1986, 90, 3673.
3. Kumar, K.; Kumikov, I. V.; Beratan, D. N.; Waldeck, D. H.; Zimmt, M. B. J. Phys. Chem. A 1998, 102, 5529.
4. Kubo, R.; Toyozawa, Y. Prog. Theor. Phys. 1955, 13, 160.
5. See also: Perlin, Yu. E. Sov: Phys. Usp. 1964, 6, 542.
6. Lee, E.; Medvedev, E. S.; Stuchebrukhov, A. A. J. Chem. Phys. 2000, 112, 9015.
7. Ovchinnikov, A. A.; Ovchinnikova, M. Ya. Sov. Phys. JETP 1969, 29, 688.
8. Song, X.; Marcus, R. A. J. Chem. Phys. 1993, 99, 7768.
9. Siders, P.; Marcus, R. A. J. Am. Chem. Soc. 1981, 103, 741.
10. Marcus, R. A.; Sutin, N. Biochim. Biophys. Acta 1985, 811, 265.
11. Daizadeh, I.; Medvedev, E. S.; Stuchebrukhov, A. A. Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 1997, 94, 3703.
12. Medvedev, E. S.; Stuchebrukhov, A. A. J. Chem. Phys. 1997, 107, 3821.
13. Ungar, L. W.; Newton, M. D.; Voth, G. A. J. Phys. Chem. B 1999, 103, 7367.
14. Vath, P.; Zimmt, M. B.; Matyushov, D. V.; Voth, G. A. J. Phys. Chem. B 1999, 103, 9130.
15. Sancar, A. Biochemistry 1994, 33, 2.
16. Heelis, P. F.; Hartman, R. F.; Rose, S. D. Chem. Soc. Rev. 1995, 24, 289.
17. Heelis, P. F.; Kim, S. T.; Okamura, T.; Sancar, A. J. Photochem. Photobiol. B: Biol. 1993, 17, 219.
18. Okamura, T. A.; Sancar, A.; Heelis, P. F.; Begley, T. P.; Hirata, Y.; Malaga, N. J. Am. Chem. Soc. 1991, 113, 3143.
19. Antony, J.; Medvedev, D. M.; Stuchebrukhov, A. A. J. Am. Chem. Soc. 2000, 122, 1057.
20. Essenmacher, C.; Kim, S. T.; Atamian, M.; Babcock, G. T.; Sancar, A. J. Am. Chem. Soc. 1993, 115, 1602.
21. Kim, S. T.; Sancar, A.; Essenmacher, C.; Babcock, G. T. Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 1993, 90, 8023.
22. Kim, S. T.; Heelis, P. F.; Sancar, A. Methods Enzymol. 1995, 258, 319.
23. Cheung, M. S.; Daizadeh, I.; Stuchebrukhov, A. A.; Heelis, P. F. Biophys. J. 1999, 76, 1241.
24. Heelis, P. F.; Okamura, T. A.; Sancar, A. Biochemistry 1990, 29, 5694.
25. Kim, S. T.; Sancar, A.; Essenmacher, C.; Babcock, G. T. J. Am. Chem. Soc. 1992, 114, 4442.
26. Sanders, D. B.; Wiest, O. J. Am. Chem. Soc. 1999, 121, 5127.
27. Aubert, C.; Mathis, P.; Eker, A. P. M.; Brettel, K. Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 1999, 96, 5423.
28. Sigel, H. D.; Sigel, A. Metalloenzymes Involving Amino Acid Residue and Related Radicals, Metals Ions in Biological Systems; Dekker: New York, 1994; Vol. 30.
29. Stubbe, J.; van der Donk, W. A. Chem. Rev. 1998, 98, 705.
30. Okamura, T. A.; Sancar, A.; Heelis, P. F.; Hirata, Y.; Malaga, N. J. Am. Chem. Soc. 1989, 111, 5967.
31. Heelis, P. F.; Sancar, A.; Okamura, T. A. J. Photochem. Photobiol. B: Biol. 1992, 16, 387.
32. Gaussian 94, Revision E.2; Frisch, M. J.; Trucks, G. W.; Schlegel, H. B.; Gill, P. M. W.; Johnson, B. G.; Robb, M. A.; Cheeseman, J. R.; Keith, T.; Petersson, G. A.; Montgomery, J. A.; Raghavachari, K.; Al-Laham, M. A.; Zakrzewski, V. G.; Ortiz, J. V.; Foresman, J. B.; Cioslowski, J.; Stefanov, B. B.; Nanayakkara, A.; Challacombe, M.; Peng, C. Y.; Ayala, P. Y.; Chen, W.; Wong, M. W.; Andres, J. L.; Replogle, E. S.; Gomperts, R.; Martin, R. L.; Fox, D. J.; Binkley, J. S.; Defrees, D. J.; Baker, J.; Stewart, J. P.; Head-Gordon, M.; Gonzalez, C.; Pople, J. A. Gaussian, Inc.: Pittsburgh, PA, 1995.
33. Moonen, C. T.; Vervoot, J.; Müller, F. Biochemistry 1984, 23, 4859, 4868.
34. Zheng, Y. J.; Ornstein, R. L. J. Am. Chem. Soc. 1996, 118, 9402.
35. Meyer, M.; Hartwig, H.; Schomburg, D. J. Mol. Struct. (THEOCHEM) 1996, 364, 139.
36. Kurreck, H.; Bock, M.; Eisner, B. M.; Kraus, H.; Lubitz, W.; Müller, F.; Geissler, J.; Kroneck, P. N. H. J. Am. Chem. Soc. 1984, 106, 737.
37. Hausen, H.-D.; Schulz, A.; Kaim, W. y. Chem. Soc., Perkin Trans. 1993, 2, 343.
38. Platenkamp, R. J.; Palmer, M. H.; Visser, A. J. W. G. J. Mol Struct. 1980, 67, 45.
39. Li, Y. F.; Heelis, P. F.; Sancar, A. Biochemistry 1991, 30, 6332.
40. Hoffman, B. M.; Roberts, J. E.; Kang, C. H.; Margoliash, E. J. Biol. Chem. 1981, 256, 6556.
41. Sivaraja, M.; Goodin, D. B.; Smith, M.; Hoffman, B. M. Science 1989, 245, 738.
42. Houseman, A. L. P.; Doan, P. E.; Goodin, D. B.; Hoffman, B. M. Biochemistry 1993, 32, 4430.
43. Huyett, J. E.; Doan, P. E.; Burbiel, R.; Houseman, A. S. P.; Sivaraja, M.; Goodin, D. B.; Hoffman, B. M. J. Am. Chem. Soc. 1995, 117, 9033.
44. Sahlin, M.; Lassmann, G.; Pötsch, S.; Slaby, A.; Sjöberg, B.-M.; Gräslund, A. J. Biol. Chem. 1994, 269, 11699.
45. Lendzian, F.; Sahlin, M.; MacMillan, F.; Bittl, R.; Fiege, R.; Pötsch, S.; Sjöberg, B.-M.; Gräslund, A.; Lubitz, W.; Lassmann, G. J. Am. Chem. Soc. 1996, 118, 8111.
46. Krauss, M.; Garmer, D. R. J. Phys. Chem. 1993, 97, 831.
47. Jensen, G. M.; Goodin, D. B.; Bunte, S. W. J. Phys. Chem. 1996, 100, 954.
48. Qin, Y.; Wheeler, R. A. J. Am. Chem. Soc. 1995, 117, 6083.
49. It is important to run both jobs with the NoSymm keyword in order to prevent GAUSSIAN from reorienting the coordinate system between the initial and final states.
50. Medvedev, E. S.; Osherov, V. I. Radiationless Transitions in Polyatomic Molecules; Springer. Berlin, 1995; Chapter 6.
51. Harvey, S. C.; Hoekstra, P. J. Phys. Chem. 1972, 76, 2987.
52. Jordanides, X. J.; Lang, M. L.; Song, X.; Fleming, G. R. J. Phys. Chem. B 1999, 103, 7995.
53. Mines, G. A.; Bjerrum, M. J.; Hill, M. G.; Casimiro, D. R.; Chang, I.-J.; Winkler, J. R.; Gray, H. B. J. Am. Chem. Soc. 1996, 118, 1961.
54. -1.