Microscopic model of carbon monoxide binding to myoglobin

Journal of Chemical Physics

Volumn 113, Issue 16, 2000, Pages 6831-6850

  McMahon, Benjamin H ^a   Stojković, Branko P ^a   Hay, P Jeffrey ^a   Martin, Richard L ^a   García, Angel E ^a  

^a CENTER FOR NONLINEAR STUDIES   (United States)

Author keywords

[No Author keywords available]

Indexed keywords

BINDING ENERGY; CARBON MONOXIDE; COMPUTER SIMULATION; ENTHALPY; ENZYME KINETICS; MOLECULAR DYNAMICS; QUANTUM THEORY; STRUCTURE (COMPOSITION); TEMPERATURE; X RAY DIFFRACTION ANALYSIS;

ACTIVATION ENTHALPY; HYBRID DENSITY FUNCTIONAL THEORY; MYOGLOBIN;

PROTEINS;

EID: 0034292649     PISSN: 00219606     EISSN: None     Source Type: Journal    
DOI: 10.1063/1.1309524     Document Type: Article

References (127)

1. R. M. G. Wells, M. J. Hudson, and T. Brittain, J. Comp. Physiol. 142, 515 (1981); B. A. Wittenberg and J. B. Wittenberg, Annu. Rev. Physiol. 51, 875 (1989); R. S. Richardson, E. A. Noyszewski, K. F. Kendrik, J. S. Leigh, and P. D. Wagner, J. Clin. Invest. 96, 1916 (1995).
2. R. M. G. Wells, M. J. Hudson, and T. Brittain, J. Comp. Physiol. 142, 515 (1981); B. A. Wittenberg and J. B. Wittenberg, Annu. Rev. Physiol. 51, 875 (1989); R. S. Richardson, E. A. Noyszewski, K. F. Kendrik, J. S. Leigh, and P. D. Wagner, J. Clin. Invest. 96, 1916 (1995).
3. R. M. G. Wells, M. J. Hudson, and T. Brittain, J. Comp. Physiol. 142, 515 (1981); B. A. Wittenberg and J. B. Wittenberg, Annu. Rev. Physiol. 51, 875 (1989); R. S. Richardson, E. A. Noyszewski, K. F. Kendrik, J. S. Leigh, and P. D. Wagner, J. Clin. Invest. 96, 1916 (1995).
4. L. Stryer, Biochemistry, third ed. (W. H. Freeman, New York, 1988).
5. J. Kuriyan, S. Wilz, M. Karplus, and G. Petsko, J. Mol. Biol. 192, 133 (1986); X. Cheng and B. P. Schoenborn, ibid. 220, 381 (1991).
6. J. Kuriyan, S. Wilz, M. Karplus, and G. Petsko, J. Mol. Biol. 192, 133 (1986); X. Cheng and B. P. Schoenborn, ibid. 220, 381 (1991).
7. I. Schlichting, J. Berendzen, G. N. Phillips, Jr., and R. M. Sweet, Nature (London) 371, 808 (1994).
8. J. Vojtechovský, K. Chu, J. Berendzen, R. M. Sweet, and I. Schlichting, Biophys. J. 77, 2153 (1999).
9. B. A. Springer, S. G. Sligar, J. S. Olson, and G. Phillips, Chem. Rev. 94, 699 (1994).
10. F. Parak, E. W. Knapp, and D. Kucheida, J. Mol. Biol. 161, 177 (1982).
11. W. Doster, S. Cusack, and W. Petry, Nature (London) 337, 754 (1989).
12. J. Carrero, D. M. Jameson, and E. Gratton, Biophys. Chem. 54, 143 (1995).
13. J. B. Johnson et al., Biophys. J. 71, 1563 (1996); T. A. Jackson, M. Lim, and P. A. Anfinrud, Chem. Phys. 180, 131 (1994); Y. Shihata, A. Kurita, and T. Kushida, Biochemistry 38, 1789 (1999).
14. J. B. Johnson et al., Biophys. J. 71, 1563 (1996); T. A. Jackson, M. Lim, and P. A. Anfinrud, Chem. Phys. 180, 131 (1994); Y. Shihata, A. Kurita, and T. Kushida, Biochemistry 38, 1789 (1999).
15. J. B. Johnson et al., Biophys. J. 71, 1563 (1996); T. A. Jackson, M. Lim, and P. A. Anfinrud, Chem. Phys. 180, 131 (1994); Y. Shihata, A. Kurita, and T. Kushida, Biochemistry 38, 1789 (1999).
16. E. Antonini and M. Brunori, Hemoglobin and Myoglobin in Their Reactions with Ligands (North-Holland, Amsterdam, 1971).
17. R. H. Austin, K. W. Beeson, L. Eisenstein, H. Frauenfelder, and I. C. Gunsalus, Biochemistry 14, 5355 (1975).
18. T. Kleinert et al., Biochemistry 37, 717 (1998).
19. D. Beece et al., Biochemistry 19, 5147 (1980).
20. Y. Kholodenko, E. A. Gooding, Y. Dou, M. IkedaSaito, and R. M. Hochstrasser, Biochemistry 38, 5918 (1999).
21. F. Post, W. Doster, G. Karvounis, and M. Settles, Biophys. J. 64, 1833 (1993); W. D. Tian, J. T. Sage, P. M. Champion, E. Chien, and S. G. Sugar, Biochemistry 35, 3487 (1996).
22. F. Post, W. Doster, G. Karvounis, and M. Settles, Biophys. J. 64, 1833 (1993); W. D. Tian, J. T. Sage, P. M. Champion, E. Chien, and S. G. Sugar, Biochemistry 35, 3487 (1996).
23. H. Frauenfelder and P. G. Wolynes, Science 229, 337 (1985).
24. P. Hänggi, P. Talkner, and M. Borkovec, Rev. Mod. Phys. 62, 251 (1990).
25. C. Zheng, V. Makarov, and P. G. Wolynes, J. Am. Chem. Soc. 118, 2818 (1996).
26. H. Hartmann et al., Proc. Natl. Acad. Sci. USA 93, 7013 (1996);
27. T. Y. Teng, V. Strajer, and K. Moffat, Nat. Struct. Biol. 1, 701 (1994).
28. H. Frauenfelder, G. A. Petsko, and D. Tsernoglou, Nature (London) 280, 558 (1979); A. E. García, J. A. Krumhansl, and H. Frauenfelder, Proteins: Struct., Funct., Genet. 29, 153 (1997).
29. H. Frauenfelder, G. A. Petsko, and D. Tsernoglou, Nature (London) 280, 558 (1979); A. E. García, J. A. Krumhansl, and H. Frauenfelder, Proteins: Struct., Funct., Genet. 29, 153 (1997).
30. G. U. Nienhaus, J. Heinzl, E. Huenges, and F. Parak, Nature (London) 338, 665 (1989).
31. P. J. Steinbach, R. J. Loncharich, and B. R. Brooks, Chem. Phys. 158, 383 (1991).
32. B. H. McMahon, Ph.D. thesis, Department of Physics, University of Illinois at Urbana, 1997.
33. W. D. Cornell et al., J. Am. Chem. Soc. 117, 5179 (1995).
34. A. D. Mackerell et al., J. Phys. Chem. B 102, 3586 (1998).
35. J. E. Straub and M. Karplus, Chem. Phys. 158, 221 (1991); K. Kuczera, J. Kuriyan, and M. Karplus, J. Mol. Biol. 213, 351 (1990); P. Jewsbury and T. Kitagawa, Biophys. J. 68, 1283 (1995); D. Vitkup, G. A. Petsko, and M. Karplus, Nat. Struct. Biol. 4, 202 (1997); M. L. Carlson, R. M. Regan, and Q. H. Gibson, Biochemistry 35, 1125 (1996); L. Guarrera et al., ibid. 37, 5608 (1998).
36. J. E. Straub and M. Karplus, Chem. Phys. 158, 221 (1991); K. Kuczera, J. Kuriyan, and M. Karplus, J. Mol. Biol. 213, 351 (1990); P. Jewsbury and T. Kitagawa, Biophys. J. 68, 1283 (1995); D. Vitkup, G. A. Petsko, and M. Karplus, Nat. Struct. Biol. 4, 202 (1997); M. L. Carlson, R. M. Regan, and Q. H. Gibson, Biochemistry 35, 1125 (1996); L. Guarrera et al., ibid. 37, 5608 (1998).
37. J. E. Straub and M. Karplus, Chem. Phys. 158, 221 (1991); K. Kuczera, J. Kuriyan, and M. Karplus, J. Mol. Biol. 213, 351 (1990); P. Jewsbury and T. Kitagawa, Biophys. J. 68, 1283 (1995); D. Vitkup, G. A. Petsko, and M. Karplus, Nat. Struct. Biol. 4, 202 (1997); M. L. Carlson, R. M. Regan, and Q. H. Gibson, Biochemistry 35, 1125 (1996); L. Guarrera et al., ibid. 37, 5608 (1998).
38. J. E. Straub and M. Karplus, Chem. Phys. 158, 221 (1991); K. Kuczera, J. Kuriyan, and M. Karplus, J. Mol. Biol. 213, 351 (1990); P. Jewsbury and T. Kitagawa, Biophys. J. 68, 1283 (1995); D. Vitkup, G. A. Petsko, and M. Karplus, Nat. Struct. Biol. 4, 202 (1997); M. L. Carlson, R. M. Regan, and Q. H. Gibson, Biochemistry 35, 1125 (1996); L. Guarrera et al., ibid. 37, 5608 (1998).
39. J. E. Straub and M. Karplus, Chem. Phys. 158, 221 (1991); K. Kuczera, J. Kuriyan, and M. Karplus, J. Mol. Biol. 213, 351 (1990); P. Jewsbury and T. Kitagawa, Biophys. J. 68, 1283 (1995); D. Vitkup, G. A. Petsko, and M. Karplus, Nat. Struct. Biol. 4, 202 (1997); M. L. Carlson, R. M. Regan, and Q. H. Gibson, Biochemistry 35, 1125 (1996); L. Guarrera et al., ibid. 37, 5608 (1998).
40. J. E. Straub and M. Karplus, Chem. Phys. 158, 221 (1991); K. Kuczera, J. Kuriyan, and M. Karplus, J. Mol. Biol. 213, 351 (1990); P. Jewsbury and T. Kitagawa, Biophys. J. 68, 1283 (1995); D. Vitkup, G. A. Petsko, and M. Karplus, Nat. Struct. Biol. 4, 202 (1997); M. L. Carlson, R. M. Regan, and Q. H. Gibson, Biochemistry 35, 1125 (1996); L. Guarrera et al., ibid. 37, 5608 (1998).
41. B. H. McMahon, J. D. Müller, C. A. Wraight, and G. U. Nienhaus, Biophys. J. 74, 2567 (1998); J. M. Peloquin et al., Biochemistry 33, 8089 (1994); A. B. Rubin, A. A. Kononenko, K. V. Shaitan, V. Z. Paschenko, and G. Yu Riznichenko, Biofizika 39, 173 (1994); D. Kleinfeld, N. Okamura, and G. Feher, Biochemistry 23, 5780 (1984).
42. B. H. McMahon, J. D. Müller, C. A. Wraight, and G. U. Nienhaus, Biophys. J. 74, 2567 (1998); J. M. Peloquin et al., Biochemistry 33, 8089 (1994); A. B. Rubin, A. A. Kononenko, K. V. Shaitan, V. Z. Paschenko, and G. Yu Riznichenko, Biofizika 39, 173 (1994); D. Kleinfeld, N. Okamura, and G. Feher, Biochemistry 23, 5780 (1984).
43. B. H. McMahon, J. D. Müller, C. A. Wraight, and G. U. Nienhaus, Biophys. J. 74, 2567 (1998); J. M. Peloquin et al., Biochemistry 33, 8089 (1994); A. B. Rubin, A. A. Kononenko, K. V. Shaitan, V. Z. Paschenko, and G. Yu Riznichenko, Biofizika 39, 173 (1994); D. Kleinfeld, N. Okamura, and G. Feher, Biochemistry 23, 5780 (1984).
44. B. H. McMahon, J. D. Müller, C. A. Wraight, and G. U. Nienhaus, Biophys. J. 74, 2567 (1998); J. M. Peloquin et al., Biochemistry 33, 8089 (1994); A. B. Rubin, A. A. Kononenko, K. V. Shaitan, V. Z. Paschenko, and G. Yu Riznichenko, Biofizika 39, 173 (1994); D. Kleinfeld, N. Okamura, and G. Feher, Biochemistry 23, 5780 (1984).
45. R. V. Stanton, M. Peräkylä, D. Bakowies, and P. A. Kollman, J. Am. Chem. Soc. 120, 3448 (1998).
46. M. C. Hutter, J. M. Hughes, J. R. Reimers, and N. S. Hush, J. Phys. Chem. B 103, 4906 (1999).
47. P. Jewsbury, S. Yamamoto, T. Minato, M. Saito, and T. Kitagawa, J. Phys. Chem. 99, 12677 (1995); B. Kushkuley and S. S. Stavrov, Biophys. J. 70, 1214 (1996); ibid. 72, 899 (1997).
48. P. Jewsbury, S. Yamamoto, T. Minato, M. Saito, and T. Kitagawa, J. Phys. Chem. 99, 12677 (1995); B. Kushkuley and S. S. Stavrov, Biophys. J. 70, 1214 (1996); ibid. 72, 899 (1997).
49. P. Jewsbury, S. Yamamoto, T. Minato, M. Saito, and T. Kitagawa, J. Phys. Chem. 99, 12677 (1995); B. Kushkuley and S. S. Stavrov, Biophys. J. 70, 1214 (1996); ibid. 72, 899 (1997).
50. M. Gouterman, J. Chem. Phys. 30, 1139 (1959); R. F. Kirchner and G. H. Loew, J. Am. Chem. Soc. 99, 4639 (1977); W. A. Eaton, L. K. Hanson, P. J. Stephens, J. C. Sutherland, and J. B. R. Dunn, ibid. 100, 4991 (1978); D. A. Case, B. H. Huynh, and M. Karplus. ibid. 101, 4433 (1979); W. D. Edwards, B. Weiner, and M. C. Zerner, ibid. 108. 2196 (1986); P. Du and G. H. Loew, Biophys. J. 68, 69 (1995); G. Loew and M. Dupuis, J. Am. Chem. Soc. 118, 10584 (1996); Y. Tokita and H. Nakatsuji, J. Phys. Chem. B 101, 3281 (1997); C. Rovira, P. Ballone, and M. Parrinello, Chem. Phys. Lett. 271, 247 (1997).
51. M. Gouterman, J. Chem. Phys. 30, 1139 (1959); R. F. Kirchner and G. H. Loew, J. Am. Chem. Soc. 99, 4639 (1977); W. A. Eaton, L. K. Hanson, P. J. Stephens, J. C. Sutherland, and J. B. R. Dunn, ibid. 100, 4991 (1978); D. A. Case, B. H. Huynh, and M. Karplus. ibid. 101, 4433 (1979); W. D. Edwards, B. Weiner, and M. C. Zerner, ibid. 108. 2196 (1986); P. Du and G. H. Loew, Biophys. J. 68, 69 (1995); G. Loew and M. Dupuis, J. Am. Chem. Soc. 118, 10584 (1996); Y. Tokita and H. Nakatsuji, J. Phys. Chem. B 101, 3281 (1997); C. Rovira, P. Ballone, and M. Parrinello, Chem. Phys. Lett. 271, 247 (1997).
52. M. Gouterman, J. Chem. Phys. 30, 1139 (1959); R. F. Kirchner and G. H. Loew, J. Am. Chem. Soc. 99, 4639 (1977); W. A. Eaton, L. K. Hanson, P. J. Stephens, J. C. Sutherland, and J. B. R. Dunn, ibid. 100, 4991 (1978); D. A. Case, B. H. Huynh, and M. Karplus. ibid. 101, 4433 (1979); W. D. Edwards, B. Weiner, and M. C. Zerner, ibid. 108. 2196 (1986); P. Du and G. H. Loew, Biophys. J. 68, 69 (1995); G. Loew and M. Dupuis, J. Am. Chem. Soc. 118, 10584 (1996); Y. Tokita and H. Nakatsuji, J. Phys. Chem. B 101, 3281 (1997); C. Rovira, P. Ballone, and M. Parrinello, Chem. Phys. Lett. 271, 247 (1997).
53. M. Gouterman, J. Chem. Phys. 30, 1139 (1959); R. F. Kirchner and G. H. Loew, J. Am. Chem. Soc. 99, 4639 (1977); W. A. Eaton, L. K. Hanson, P. J. Stephens, J. C. Sutherland, and J. B. R. Dunn, ibid. 100, 4991 (1978); D. A. Case, B. H. Huynh, and M. Karplus. ibid. 101, 4433 (1979); W. D. Edwards, B. Weiner, and M. C. Zerner, ibid. 108. 2196 (1986); P. Du and G. H. Loew, Biophys. J. 68, 69 (1995); G. Loew and M. Dupuis, J. Am. Chem. Soc. 118, 10584 (1996); Y. Tokita and H. Nakatsuji, J. Phys. Chem. B 101, 3281 (1997); C. Rovira, P. Ballone, and M. Parrinello, Chem. Phys. Lett. 271, 247 (1997).
54. M. Gouterman, J. Chem. Phys. 30, 1139 (1959); R. F. Kirchner and G. H. Loew, J. Am. Chem. Soc. 99, 4639 (1977); W. A. Eaton, L. K. Hanson, P. J. Stephens, J. C. Sutherland, and J. B. R. Dunn, ibid. 100, 4991 (1978); D. A. Case, B. H. Huynh, and M. Karplus. ibid. 101, 4433 (1979); W. D. Edwards, B. Weiner, and M. C. Zerner, ibid. 108. 2196 (1986); P. Du and G. H. Loew, Biophys. J. 68, 69 (1995); G. Loew and M. Dupuis, J. Am. Chem. Soc. 118, 10584 (1996); Y. Tokita and H. Nakatsuji, J. Phys. Chem. B 101, 3281 (1997); C. Rovira, P. Ballone, and M. Parrinello, Chem. Phys. Lett. 271, 247 (1997).
55. M. Gouterman, J. Chem. Phys. 30, 1139 (1959); R. F. Kirchner and G. H. Loew, J. Am. Chem. Soc. 99, 4639 (1977); W. A. Eaton, L. K. Hanson, P. J. Stephens, J. C. Sutherland, and J. B. R. Dunn, ibid. 100, 4991 (1978); D. A. Case, B. H. Huynh, and M. Karplus. ibid. 101, 4433 (1979); W. D. Edwards, B. Weiner, and M. C. Zerner, ibid. 108. 2196 (1986); P. Du and G. H. Loew, Biophys. J. 68, 69 (1995); G. Loew and M. Dupuis, J. Am. Chem. Soc. 118, 10584 (1996); Y. Tokita and H. Nakatsuji, J. Phys. Chem. B 101, 3281 (1997); C. Rovira, P. Ballone, and M. Parrinello, Chem. Phys. Lett. 271, 247 (1997).
56. M. Gouterman, J. Chem. Phys. 30, 1139 (1959); R. F. Kirchner and G. H. Loew, J. Am. Chem. Soc. 99, 4639 (1977); W. A. Eaton, L. K. Hanson, P. J. Stephens, J. C. Sutherland, and J. B. R. Dunn, ibid. 100, 4991 (1978); D. A. Case, B. H. Huynh, and M. Karplus. ibid. 101, 4433 (1979); W. D. Edwards, B. Weiner, and M. C. Zerner, ibid. 108. 2196 (1986); P. Du and G. H. Loew, Biophys. J. 68, 69 (1995); G. Loew and M. Dupuis, J. Am. Chem. Soc. 118, 10584 (1996); Y. Tokita and H. Nakatsuji, J. Phys. Chem. B 101, 3281 (1997); C. Rovira, P. Ballone, and M. Parrinello, Chem. Phys. Lett. 271, 247 (1997).
57. M. Gouterman, J. Chem. Phys. 30, 1139 (1959); R. F. Kirchner and G. H. Loew, J. Am. Chem. Soc. 99, 4639 (1977); W. A. Eaton, L. K. Hanson, P. J. Stephens, J. C. Sutherland, and J. B. R. Dunn, ibid. 100, 4991 (1978); D. A. Case, B. H. Huynh, and M. Karplus. ibid. 101, 4433 (1979); W. D. Edwards, B. Weiner, and M. C. Zerner, ibid. 108. 2196 (1986); P. Du and G. H. Loew, Biophys. J. 68, 69 (1995); G. Loew and M. Dupuis, J. Am. Chem. Soc. 118, 10584 (1996); Y. Tokita and H. Nakatsuji, J. Phys. Chem. B 101, 3281 (1997); C. Rovira, P. Ballone, and M. Parrinello, Chem. Phys. Lett. 271, 247 (1997).
58. M. Gouterman, J. Chem. Phys. 30, 1139 (1959); R. F. Kirchner and G. H. Loew, J. Am. Chem. Soc. 99, 4639 (1977); W. A. Eaton, L. K. Hanson, P. J. Stephens, J. C. Sutherland, and J. B. R. Dunn, ibid. 100, 4991 (1978); D. A. Case, B. H. Huynh, and M. Karplus. ibid. 101, 4433 (1979); W. D. Edwards, B. Weiner, and M. C. Zerner, ibid. 108. 2196 (1986); P. Du and G. H. Loew, Biophys. J. 68, 69 (1995); G. Loew and M. Dupuis, J. Am. Chem. Soc. 118, 10584 (1996); Y. Tokita and H. Nakatsuji, J. Phys. Chem. B 101, 3281 (1997); C. Rovira, P. Ballone, and M. Parrinello, Chem. Phys. Lett. 271, 247 (1997).
59. C. Rovira, K. Kunc, J. Hutter, P. Ballone, and M. Parrinello, J. Phys. Chem. A 101, 8914 (1997).
60. E. J. Baerends and O. V. Gritsenko, J. Phys. Chem. A 101, 5383 (1997).
61. A. D. Becke, J. Chem. Phys. 98, 5648 (1993).
62. A. Ricca and C. W. Bauschlicher, Theor. Chim. Acta 92, 123 (1995); A. Ricca and C. W. Bauschlicher, Jr., J. Phys. Chem. 99, 5922 (1995); ibid. 99, 5922 (1994).
63. A. Ricca and C. W. Bauschlicher, Theor. Chim. Acta 92, 123 (1995); A. Ricca and C. W. Bauschlicher, Jr., J. Phys. Chem. 99, 5922 (1995); ibid. 99, 5922 (1994).
64. A. Ricca and C. W. Bauschlicher, Theor. Chim. Acta 92, 123 (1995); A. Ricca and C. W. Bauschlicher, Jr., J. Phys. Chem. 99, 5922 (1995); ibid. 99, 5922 (1994).
65. M. T. McMahon et al., J. Am. Chem. Soc. 120, 4784 (1998); R. Salzmann et al., ibid. 121, 3818 (1999).
66. M. T. McMahon et al., J. Am. Chem. Soc. 120, 4784 (1998); R. Salzmann et al., ibid. 121, 3818 (1999).
67. R. Salzmann et al., J. Am. Chem. Soc. 120, 11323 (1998).
68. R. H. Havlin et al., J. Am. Chem. Soc. 120, 3144 (1998).
69. P. M. Kozlowski, T. G. Spiro, A. Bérces, and M. Z. Zgierski, J. Phys. Chem. B 102, 2603 (1998); K. M. Vogel, P. M. Kozlowski, M. Z. Zgierski, and T. G. Spiro, J. Am. Chem. Soc. 121, 9915 (1999).
70. P. M. Kozlowski, T. G. Spiro, A. Bérces, and M. Z. Zgierski, J. Phys. Chem. B 102, 2603 (1998); K. M. Vogel, P. M. Kozlowski, M. Z. Zgierski, and T. G. Spiro, J. Am. Chem. Soc. 121, 9915 (1999).
71. T. G. Spiro and P. M. Kozlowski, J. Am. Chem. Soc. 120, 4524 (1998).
72. C. Rovira and M. Parrinello, Biophys. J. 78, 93 (2000).
73. N. Agmon and J. J. Hopfield, J. Chem. Phys. 78, 6947 (1983); P. J. Steinbach et al., Biochemistry 30, 3988 (1991); A. R. Panchenko, J. Wang, G. U. Nienhaus, and P. G. Wolynes, J. Phys. Chem. 99, 9278 (1995).
74. N. Agmon and J. J. Hopfield, J. Chem. Phys. 78, 6947 (1983); P. J. Steinbach et al., Biochemistry 30, 3988 (1991); A. R. Panchenko, J. Wang, G. U. Nienhaus, and P. G. Wolynes, J. Phys. Chem. 99, 9278 (1995).
75. N. Agmon and J. J. Hopfield, J. Chem. Phys. 78, 6947 (1983); P. J. Steinbach et al., Biochemistry 30, 3988 (1991); A. R. Panchenko, J. Wang, G. U. Nienhaus, and P. G. Wolynes, J. Phys. Chem. 99, 9278 (1995).
76. A. H. Maulitz, F. C. Lightstone, Y. J. Zheng, and T. C. Bruice, Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 94, 6591 (1997); R. Deeth, New Sci. 155, 24 (1997); D. Harris, G. Loew, and L. Waskell, J. Am. Chem. Soc. 120, 4308 (1998); M. Kutý, J. Damborský, M. Prokop, and J. Koca, J. Chem. Inf. Comput. Sci. 38, 736 (1998); B. Paizs, E. Tajkhorshid, and S. Suhai, J. Phys. Chem. B 103, 5388 (1999); B. D. Howes et al., Biophys. J. 77, 478 (1999); P. E. M. Siegbahn, M. R. A. Blomberg, and M. Pavlov, Chem. Phys. Lett. 292, 421 (1998); E. Tajkhorshid and S. Suhai, J. Phys. Chem. B 103, 5581 (1999); U. Ryde, Biophys. J. 77, 2777 (1999); P. E. M. Siegbahn, J. Am. Chem. Soc. 120, 8417 (1998); M. Wirstam, M. R. A. Blomberg, and P. E. M. Siegbahn, ibid. 121, 10178 (1999); N. Arulsamy et al., ibid 121, 7115 (1999).
77. A. H. Maulitz, F. C. Lightstone, Y. J. Zheng, and T. C. Bruice, Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 94, 6591 (1997); R. Deeth, New Sci. 155, 24 (1997); D. Harris, G. Loew, and L. Waskell, J. Am. Chem. Soc. 120, 4308 (1998); M. Kutý, J. Damborský, M. Prokop, and J. Koca, J. Chem. Inf. Comput. Sci. 38, 736 (1998); B. Paizs, E. Tajkhorshid, and S. Suhai, J. Phys. Chem. B 103, 5388 (1999); B. D. Howes et al., Biophys. J. 77, 478 (1999); P. E. M. Siegbahn, M. R. A. Blomberg, and M. Pavlov, Chem. Phys. Lett. 292, 421 (1998); E. Tajkhorshid and S. Suhai, J. Phys. Chem. B 103, 5581 (1999); U. Ryde, Biophys. J. 77, 2777 (1999); P. E. M. Siegbahn, J. Am. Chem. Soc. 120, 8417 (1998); M. Wirstam, M. R. A. Blomberg, and P. E. M. Siegbahn, ibid. 121, 10178 (1999); N. Arulsamy et al., ibid 121, 7115 (1999).
78. A. H. Maulitz, F. C. Lightstone, Y. J. Zheng, and T. C. Bruice, Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 94, 6591 (1997); R. Deeth, New Sci. 155, 24 (1997); D. Harris, G. Loew, and L. Waskell, J. Am. Chem. Soc. 120, 4308 (1998); M. Kutý, J. Damborský, M. Prokop, and J. Koca, J. Chem. Inf. Comput. Sci. 38, 736 (1998); B. Paizs, E. Tajkhorshid, and S. Suhai, J. Phys. Chem. B 103, 5388 (1999); B. D. Howes et al., Biophys. J. 77, 478 (1999); P. E. M. Siegbahn, M. R. A. Blomberg, and M. Pavlov, Chem. Phys. Lett. 292, 421 (1998); E. Tajkhorshid and S. Suhai, J. Phys. Chem. B 103, 5581 (1999); U. Ryde, Biophys. J. 77, 2777 (1999); P. E. M. Siegbahn, J. Am. Chem. Soc. 120, 8417 (1998); M. Wirstam, M. R. A. Blomberg, and P. E. M. Siegbahn, ibid. 121, 10178 (1999); N. Arulsamy et al., ibid 121, 7115 (1999).
79. A. H. Maulitz, F. C. Lightstone, Y. J. Zheng, and T. C. Bruice, Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 94, 6591 (1997); R. Deeth, New Sci. 155, 24 (1997); D. Harris, G. Loew, and L. Waskell, J. Am. Chem. Soc. 120, 4308 (1998); M. Kutý, J. Damborský, M. Prokop, and J. Koca, J. Chem. Inf. Comput. Sci. 38, 736 (1998); B. Paizs, E. Tajkhorshid, and S. Suhai, J. Phys. Chem. B 103, 5388 (1999); B. D. Howes et al., Biophys. J. 77, 478 (1999); P. E. M. Siegbahn, M. R. A. Blomberg, and M. Pavlov, Chem. Phys. Lett. 292, 421 (1998); E. Tajkhorshid and S. Suhai, J. Phys. Chem. B 103, 5581 (1999); U. Ryde, Biophys. J. 77, 2777 (1999); P. E. M. Siegbahn, J. Am. Chem. Soc. 120, 8417 (1998); M. Wirstam, M. R. A. Blomberg, and P. E. M. Siegbahn, ibid. 121, 10178 (1999); N. Arulsamy et al., ibid 121, 7115 (1999).
80. A. H. Maulitz, F. C. Lightstone, Y. J. Zheng, and T. C. Bruice, Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 94, 6591 (1997); R. Deeth, New Sci. 155, 24 (1997); D. Harris, G. Loew, and L. Waskell, J. Am. Chem. Soc. 120, 4308 (1998); M. Kutý, J. Damborský, M. Prokop, and J. Koca, J. Chem. Inf. Comput. Sci. 38, 736 (1998); B. Paizs, E. Tajkhorshid, and S. Suhai, J. Phys. Chem. B 103, 5388 (1999); B. D. Howes et al., Biophys. J. 77, 478 (1999); P. E. M. Siegbahn, M. R. A. Blomberg, and M. Pavlov, Chem. Phys. Lett. 292, 421 (1998); E. Tajkhorshid and S. Suhai, J. Phys. Chem. B 103, 5581 (1999); U. Ryde, Biophys. J. 77, 2777 (1999); P. E. M. Siegbahn, J. Am. Chem. Soc. 120, 8417 (1998); M. Wirstam, M. R. A. Blomberg, and P. E. M. Siegbahn, ibid. 121, 10178 (1999); N. Arulsamy et al., ibid 121, 7115 (1999).
81. A. H. Maulitz, F. C. Lightstone, Y. J. Zheng, and T. C. Bruice, Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 94, 6591 (1997); R. Deeth, New Sci. 155, 24 (1997); D. Harris, G. Loew, and L. Waskell, J. Am. Chem. Soc. 120, 4308 (1998); M. Kutý, J. Damborský, M. Prokop, and J. Koca, J. Chem. Inf. Comput. Sci. 38, 736 (1998); B. Paizs, E. Tajkhorshid, and S. Suhai, J. Phys. Chem. B 103, 5388 (1999); B. D. Howes et al., Biophys. J. 77, 478 (1999); P. E. M. Siegbahn, M. R. A. Blomberg, and M. Pavlov, Chem. Phys. Lett. 292, 421 (1998); E. Tajkhorshid and S. Suhai, J. Phys. Chem. B 103, 5581 (1999); U. Ryde, Biophys. J. 77, 2777 (1999); P. E. M. Siegbahn, J. Am. Chem. Soc. 120, 8417 (1998); M. Wirstam, M. R. A. Blomberg, and P. E. M. Siegbahn, ibid. 121, 10178 (1999); N. Arulsamy et al., ibid 121, 7115 (1999).
82. A. H. Maulitz, F. C. Lightstone, Y. J. Zheng, and T. C. Bruice, Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 94, 6591 (1997); R. Deeth, New Sci. 155, 24 (1997); D. Harris, G. Loew, and L. Waskell, J. Am. Chem. Soc. 120, 4308 (1998); M. Kutý, J. Damborský, M. Prokop, and J. Koca, J. Chem. Inf. Comput. Sci. 38, 736 (1998); B. Paizs, E. Tajkhorshid, and S. Suhai, J. Phys. Chem. B 103, 5388 (1999); B. D. Howes et al., Biophys. J. 77, 478 (1999); P. E. M. Siegbahn, M. R. A. Blomberg, and M. Pavlov, Chem. Phys. Lett. 292, 421 (1998); E. Tajkhorshid and S. Suhai, J. Phys. Chem. B 103, 5581 (1999); U. Ryde, Biophys. J. 77, 2777 (1999); P. E. M. Siegbahn, J. Am. Chem. Soc. 120, 8417 (1998); M. Wirstam, M. R. A. Blomberg, and P. E. M. Siegbahn, ibid. 121, 10178 (1999); N. Arulsamy et al., ibid 121, 7115 (1999).
83. A. H. Maulitz, F. C. Lightstone, Y. J. Zheng, and T. C. Bruice, Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 94, 6591 (1997); R. Deeth, New Sci. 155, 24 (1997); D. Harris, G. Loew, and L. Waskell, J. Am. Chem. Soc. 120, 4308 (1998); M. Kutý, J. Damborský, M. Prokop, and J. Koca, J. Chem. Inf. Comput. Sci. 38, 736 (1998); B. Paizs, E. Tajkhorshid, and S. Suhai, J. Phys. Chem. B 103, 5388 (1999); B. D. Howes et al., Biophys. J. 77, 478 (1999); P. E. M. Siegbahn, M. R. A. Blomberg, and M. Pavlov, Chem. Phys. Lett. 292, 421 (1998); E. Tajkhorshid and S. Suhai, J. Phys. Chem. B 103, 5581 (1999); U. Ryde, Biophys. J. 77, 2777 (1999); P. E. M. Siegbahn, J. Am. Chem. Soc. 120, 8417 (1998); M. Wirstam, M. R. A. Blomberg, and P. E. M. Siegbahn, ibid. 121, 10178 (1999); N. Arulsamy et al., ibid 121, 7115 (1999).
84. A. H. Maulitz, F. C. Lightstone, Y. J. Zheng, and T. C. Bruice, Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 94, 6591 (1997); R. Deeth, New Sci. 155, 24 (1997); D. Harris, G. Loew, and L. Waskell, J. Am. Chem. Soc. 120, 4308 (1998); M. Kutý, J. Damborský, M. Prokop, and J. Koca, J. Chem. Inf. Comput. Sci. 38, 736 (1998); B. Paizs, E. Tajkhorshid, and S. Suhai, J. Phys. Chem. B 103, 5388 (1999); B. D. Howes et al., Biophys. J. 77, 478 (1999); P. E. M. Siegbahn, M. R. A. Blomberg, and M. Pavlov, Chem. Phys. Lett. 292, 421 (1998); E. Tajkhorshid and S. Suhai, J. Phys. Chem. B 103, 5581 (1999); U. Ryde, Biophys. J. 77, 2777 (1999); P. E. M. Siegbahn, J. Am. Chem. Soc. 120, 8417 (1998); M. Wirstam, M. R. A. Blomberg, and P. E. M. Siegbahn, ibid. 121, 10178 (1999); N. Arulsamy et al., ibid 121, 7115 (1999).
85. A. H. Maulitz, F. C. Lightstone, Y. J. Zheng, and T. C. Bruice, Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 94, 6591 (1997); R. Deeth, New Sci. 155, 24 (1997); D. Harris, G. Loew, and L. Waskell, J. Am. Chem. Soc. 120, 4308 (1998); M. Kutý, J. Damborský, M. Prokop, and J. Koca, J. Chem. Inf. Comput. Sci. 38, 736 (1998); B. Paizs, E. Tajkhorshid, and S. Suhai, J. Phys. Chem. B 103, 5388 (1999); B. D. Howes et al., Biophys. J. 77, 478 (1999); P. E. M. Siegbahn, M. R. A. Blomberg, and M. Pavlov, Chem. Phys. Lett. 292, 421 (1998); E. Tajkhorshid and S. Suhai, J. Phys. Chem. B 103, 5581 (1999); U. Ryde, Biophys. J. 77, 2777 (1999); P. E. M. Siegbahn, J. Am. Chem. Soc. 120, 8417 (1998); M. Wirstam, M. R. A. Blomberg, and P. E. M. Siegbahn, ibid. 121, 10178 (1999); N. Arulsamy et al., ibid 121, 7115 (1999).
86. A. H. Maulitz, F. C. Lightstone, Y. J. Zheng, and T. C. Bruice, Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 94, 6591 (1997); R. Deeth, New Sci. 155, 24 (1997); D. Harris, G. Loew, and L. Waskell, J. Am. Chem. Soc. 120, 4308 (1998); M. Kutý, J. Damborský, M. Prokop, and J. Koca, J. Chem. Inf. Comput. Sci. 38, 736 (1998); B. Paizs, E. Tajkhorshid, and S. Suhai, J. Phys. Chem. B 103, 5388 (1999); B. D. Howes et al., Biophys. J. 77, 478 (1999); P. E. M. Siegbahn, M. R. A. Blomberg, and M. Pavlov, Chem. Phys. Lett. 292, 421 (1998); E. Tajkhorshid and S. Suhai, J. Phys. Chem. B 103, 5581 (1999); U. Ryde, Biophys. J. 77, 2777 (1999); P. E. M. Siegbahn, J. Am. Chem. Soc. 120, 8417 (1998); M. Wirstam, M. R. A. Blomberg, and P. E. M. Siegbahn, ibid. 121, 10178 (1999); N. Arulsamy et al., ibid 121, 7115 (1999).
87. A. H. Maulitz, F. C. Lightstone, Y. J. Zheng, and T. C. Bruice, Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 94, 6591 (1997); R. Deeth, New Sci. 155, 24 (1997); D. Harris, G. Loew, and L. Waskell, J. Am. Chem. Soc. 120, 4308 (1998); M. Kutý, J. Damborský, M. Prokop, and J. Koca, J. Chem. Inf. Comput. Sci. 38, 736 (1998); B. Paizs, E. Tajkhorshid, and S. Suhai, J. Phys. Chem. B 103, 5388 (1999); B. D. Howes et al., Biophys. J. 77, 478 (1999); P. E. M. Siegbahn, M. R. A. Blomberg, and M. Pavlov, Chem. Phys. Lett. 292, 421 (1998); E. Tajkhorshid and S. Suhai, J. Phys. Chem. B 103, 5581 (1999); U. Ryde, Biophys. J. 77, 2777 (1999); P. E. M. Siegbahn, J. Am. Chem. Soc. 120, 8417 (1998); M. Wirstam, M. R. A. Blomberg, and P. E. M. Siegbahn, ibid. 121, 10178 (1999); N. Arulsamy et al., ibid 121, 7115 (1999).
88. M. Wikström, J. E. Morgan, and M. I. Verkhovsky, J. Bioenerg. Biomembr. 30, 139 (1998).
89. M. Sono, M. P. Roach, E. D. Coulter, and J. H. Dawson, Chem. Rev. 96, 2841 (1996).
90. M. J. Frisch, G. W. Trucks, H. B. Schlegel, P. M. W. Gill, B. G. Johnson, M. A. Robb, J. R. Cheeseman, T. A. Keith, G. A. Petersson, J. A. Montgomery, K. Raghavachari, M. A. Al-Laham, V. G. Zakrzewski, J. V. Ortiz, J. B. Foresman, J. Cioslowski, B. B. Stefanov, A. Nanayakkara, M. Challacomhe, C. Y. Peng, P. Y. Ayala, W. Chen, M. W. Wong, J. L. Andres, E. S. Replogle, R. Gomperts, R. L. Martin, D. J. Fox, J. S. Binkley, D. J. Defrees, J. Baker, J. P. Stewart, M. Head-Gordon, C. Gonzalez, and J. A. Pople, Gaussian 94 (Gaussian, Inc., Pittsburgh, PA, 1995).
91. D. A. Pearlman et al., AMBER 4.1, University of California at San Francisco, 1995.
92. D. A. Giammona, Ph.D. thesis, University of California at Davis, 1984.
93. G. S. Kachalova, A. N. Popov, and H. D. Bartunik, Science 284, 473 (1999).
94. J. D. Jackson, Classical Electrodynamics (Wiley, New York, 1975).
95. C. M. Breneman and K. M. Wilberg, J. Comput. Chem. 11, 361 (1990).
96. S. Kumar, K. Bouzida, R. H. Swendsen, P. A. Kollman, and J. Rosenberg, J. Comput. Chem. 13, 1011 (1992); S. Kumar, J. M. Rosenberg, D. Bouzida, R. H. Swendsen, and P. A. Kollman, ibid. 16, 1339 (1995).
97. S. Kumar, K. Bouzida, R. H. Swendsen, P. A. Kollman, and J. Rosenberg, J. Comput. Chem. 13, 1011 (1992); S. Kumar, J. M. Rosenberg, D. Bouzida, R. H. Swendsen, and P. A. Kollman, ibid. 16, 1339 (1995).
98. X. D. Cheng and B. P. Schoenborn, J. Mol. Biol. 220, 381 (1991); G. N. Phillips, Jr., M. L. Teodoro, T. Li, B. Smith, and J. S. Olson, J. Phys. Chem. B 103, 8817 (1999).
99. X. D. Cheng and B. P. Schoenborn, J. Mol. Biol. 220, 381 (1991); G. N. Phillips, Jr., M. L. Teodoro, T. Li, B. Smith, and J. S. Olson, J. Phys. Chem. B 103, 8817 (1999).
100. M. Abramowitz and I. A. Stegun, Handbook of Mathematical Functions (Dover, New York, 1955).
101. P. Ormos, S. Szaraz, A. Cupane, and G. U. Nienhaus, Proc. Natl. Acad. Sci. USA 95, 6762 (1998).
102. D. E. Sagnella, J. E. Straub, T. A. Jackson, M. Lim, and P. A. Anfinrud, Proc. Natl. Acad. Sci. USA 96, 14324 (1999).
103. K. Chu et al., Nature(London) 403, 921 (2000); A. Ostermeyer et al., ibid. 404, 205 (2000); J. Appleyard et al. (in preparation).
104. K. Chu et al., Nature(London) 403, 921 (2000); A. Ostermeyer et al., ibid. 404, 205 (2000); J. Appleyard et al. (in preparation).
105. K. Chu et al., Nature(London) 403, 921 (2000); A. Ostermeyer et al., ibid. 404, 205 (2000); J. Appleyard et al. (in preparation).
106. B. H. McMahon, H. Frauenfelder, J. D. Müller, K. Chu, and G. U. Nienhaus (in preparation).
107. V. I. Goldanskii and F. Parak, Chem. Phys. Lett. 219, 379 (1994).
108. J. D. Müller, B. H. McMahon, E. Y. T. Chien, S. G. Sligar, and G. U. Nienhaus, Biophys. J. 77, 1036 (1999).
109. D. Braunstein et al., Proc. Natl. Acad. Sci. USA 85, 8497 (1988).
110. R. Waschipky, A. Bohm, K. Nienhaus, and G. U. Nienhaus, Biophys. J. 76, A419 (1999).
111. W. Doster, S. F. Bowne, H. Frauenfelder, L. Reinisch, and E. Shyamsunder. J. Mol. Biol. 194, 299 (1987); A. B. Berinstain, A. M. English, B. C. Hill, and D. Sharma, J. Am. Chem. Soc. 112, 9649 (1990).
112. W. Doster, S. F. Bowne, H. Frauenfelder, L. Reinisch, and E. Shyamsunder. J. Mol. Biol. 194, 299 (1987); A. B. Berinstain, A. M. English, B. C. Hill, and D. Sharma, J. Am. Chem. Soc. 112, 9649 (1990).
113. F. Stetzkowski et al., J. Biol. Chem. 260, 8803 (1985); D. D. Dlott, H. Frauenfelder, P. Langer, H. Roder, and E. E. Dilorio, Proc. Natl. Acad. Sci. USA 80, 6239 (1983); D. C. Lamb et al., J. Am. Chem. Soc. 120, 2981 (1998).
114. F. Stetzkowski et al., J. Biol. Chem. 260, 8803 (1985); D. D. Dlott, H. Frauenfelder, P. Langer, H. Roder, and E. E. Dilorio, Proc. Natl. Acad. Sci. USA 80, 6239 (1983); D. C. Lamb et al., J. Am. Chem. Soc. 120, 2981 (1998).
115. F. Stetzkowski et al., J. Biol. Chem. 260, 8803 (1985); D. D. Dlott, H. Frauenfelder, P. Langer, H. Roder, and E. E. Dilorio, Proc. Natl. Acad. Sci. USA 80, 6239 (1983); D. C. Lamb et al., J. Am. Chem. Soc. 120, 2981 (1998).
116. M. R. Bray, R. J. Deeth, and V. J. Paget, Prog. React. Kinet. 21, 169 (1996); C. R. Landis, T. Cleveland, and T. K. Firman, J. Am. Chem. Soc. 120, 2641 (1998).
117. M. R. Bray, R. J. Deeth, and V. J. Paget, Prog. React. Kinet. 21, 169 (1996); C. R. Landis, T. Cleveland, and T. K. Firman, J. Am. Chem. Soc. 120, 2641 (1998).
118. M. J. S. Dewar, E. G. Zoebisch, and E. F. Healy, J. Am. Chem. Soc. 107, 3902 (1985).
119. J. J. P. Stewart, J. Comput. Chem. 10, 209 (1989).
120. D. M. Leitner and P. G. Wolynes, Chem. Phys. Lett. 276, 289 (1997); D. E. Sagnella and J. E. Straub, Biophys. J. 77, 70 (1999).
121. D. M. Leitner and P. G. Wolynes, Chem. Phys. Lett. 276, 289 (1997); D. E. Sagnella and J. E. Straub, Biophys. J. 77, 70 (1999).
122. M. H. Redi, B. S. Gerstman, and J. J. Hopfield, Biophys. J. 35, 471 (1981).
123. J. Jortner and J. Ulstrup, J. Am. Chem. Soc. 101, 3744 (1979).
124. L. Zhu, A. Widom, and P. M. Champion, J. Chem. Phys. 107, 2859 (1997).
125. M. Lim, T. A. Jackson, and P. A. Anfinrud, J. Biol. Inorg. Chem. 2, 531 (1997).
126. L. M. Miller, M. Patel, and M. R. Chance, J. Am. Chem. Soc. 118, 4511 (1996); M. R. Chance, S. H. Courtney, M. D. Chavez, M. R. Ondrias, and J. M. Friedman, Biochemistry 29, 5537 (1990).
127. L. M. Miller, M. Patel, and M. R. Chance, J. Am. Chem. Soc. 118, 4511 (1996); M. R. Chance, S. H. Courtney, M. D. Chavez, M. R. Ondrias, and J. M. Friedman, Biochemistry 29, 5537 (1990).