Molecular mechanism of ion transport in bacteriorhodopsin: Insights from crystallographic, spectroscopic, kinetic, and mutational studies

Journal of Physical Chemistry B

Volumn 104, Issue 48, 2000, Pages 11446-11448

  Lanyi, Janos K ^a  

^a UNIVERSITY OF CALIFORNIA   (United States)

Author keywords

[No Author keywords available]

Indexed keywords

ABSORPTION; CRYSTALLOGRAPHY; ELECTROSTATICS; FOURIER TRANSFORM INFRARED SPECTROSCOPY; FREE ENERGY; NUCLEAR MAGNETIC RESONANCE SPECTROSCOPY; PHOTOCHEMICAL REACTIONS; PHOTONS; RAMAN SPECTROSCOPY; REACTION KINETICS; SPECTROSCOPIC ANALYSIS; TRANSPORT PROPERTIES;

BACTERIORHODOPSIN; ION TRANSPORT; MUTATIONAL; PHOTOISOMERIZATION; RETINAL;

MOLECULAR DYNAMICS;

EID: 0034499002     PISSN: 15206106     EISSN: None     Source Type: Journal    
DOI: 10.1021/jp0023718     Document Type: Article

References (127)

1. Lanyi, J. K. Biochim. Biophys. Acta, Bio-Energetics 1993, 1183, ' 241.
2. Lanyi, J. K. J. Biol. Cliem. 1997, 272, 31209.
3. Wikstrom, M. Curr. Opinion Struct. Biol. 1998, 8, 480.
4. Lanyi, J. K. FEBS Lett. 1999, 464, 103.
5. Oesterhelt, D. Curr. Opinion Struct. Biol. 1998, 8, 489.
6. Haupts, U.; Tittor, J.; Oesterhelt, D. Anna. Rev. Biophys. Biomol. Struct. 1999, 28, 367.
7. Danon, A.; Stoeckenius, W. Proc. Nat. Acad. Sei. U.S.A. 1974, 71, 1234.
8. Bogomolni, R. A.; Baker, R. A.; Lozier, R. H.; Stoeckenius, W. Biochim. Biophys. Acta 1976, 440, 68.
9. Stoeckenius, W.; Lozier, R. H.; Bogomolni, R. A. Biochim. Biophys. Acta 1979, 505, 215.
10. Lanyi, J. K.; MacDonald, R. E. Biochemistry 1976, 75, 4608.
11. Garty, H,; Caplan, S. R. Biochim. Biophys. Acta 1977, 459, 532.
12. Wagner, G.; Hartmann, R.; Oesterhelt, D. Ear. J. Biochem. 1978, 89, 169.
13. Lanyi, J. K. Biochim. Biophys. Ada 1979, 559, 377.
14. Iwata, S.; Ostermeier, C.; Ludwig, B.; Michel, H. Nature 1995, 376, 660.
15. Tsukihara, T.; Aoyama, H.; Yamashita, E.; Tomizaki, T.; Yamaguchi, H.; Shinzawa-Itoh, K.; Nakashima, R.; Yaono, R.; Yoshikawa, S. Science 1996,272, 1136.
16. Iwata, S.; Lee, J. W.; Okada, K.; Iwata, M.; Rasmussen, B.; Link, T. A.; Ramaswamy, S.; Jap, B. K. Science 1998, 281, 64.
17. Zhang, Z.; Huang, L.; Shulmeister, V. M.; Chi, Y. L; Kim, K. K.; Hung, L. W.; Crofts, A. R.; Berry, E. A.; Kim, S. H. Nature 1998, 392, 677.
18. Abrahams, J. P.; Leslie, A. G. W.; Lutter, R.; Walker, J. E. Nature 1994, 370, 621.
19. Hoff, W. D.; Jung, K. H.; Spudich, J. L. Antut. Rev. Biophys. Biomol. Struct. 1997, 26, 223.
20. Spudich, J. L.; Lanyi, J. K. Curr. Opin. Cell Biol. 1996, 8, 452.
21. Grigorieff, N.; Ceska, T. A.; Downing, K. H.; Baldwin, J. M.; Henderson, R. J. AM. Biol. 1996, 259, 393.
22. Lanyi, J. K.; Varö, G. Israel J. Chem. 1995, 35, 365.
23. Mathies, R. A.; Lin, S. W.; Ames, J. B.; Pollard, W. T. Ann. Rev. Biophys. Biophys. Chem. 1991, 20, 491.
24. Maeda, A. Israel J. Chem. 1995, 35, 387.
25. Althaus, T.; Eisfeld, W.; Lohrmann, R.; Stockburger, M. Israel J. Chem. 1995, 35, 227.
26. Zheng, L.; Herzfeld, J. J. Bioenerg. Biomembr. 1992, 24, 139.
27. Fodor, S. P. A.; Ames, J. B.; Gebhard, R.; Van den Berg, E. M. M.; Stoeckenius, W.; Lugtenburg, J.; Mathies, R. A. Biochemistry 1988, 27, 7097.
28. Landau, E. M.; Rosenbusch, J. P. Proc. Natl. Acad. Sei. U.S.A. 1996, 93, 14532.
29. Rummel, G.; Hardmeyer, A.; Widmer, C; Chiu, M. L.; Kollert, P.; Locher, K. P.; Pedruzzi, I.; Landau, E. M.; Rosenbusch, J. P. J. Struct. Biol. 1998, 121, 82.
30. Belrhali, H.; Kollert, P.; Royant, A.; Menzel, C.; Rosenbusch, J. P.; Landau, E. M.; Pebay-Peyroula, E. Structure 1999, 7, 909.
31. Luecke, H.; Richter, H. T.; Lanyi, J. K. Science 1998,280, 1934-1937.
32. Luecke, H.; Schobert, B.; Richter, H. T.; Cartailler, J.-P.; Lanyi, J. K. J. Mol. Biol. 1999, 297, 899.
33. Edman, K.; Kollert, P.; Royant, A.; Beirhali, H.; Pebay-Peyroula, E.; Hajdu, J.; Keutze, R.; Landau, E. M. Nature 1999, 401, 822.
34. Luecke, H.; Schoben, B.; Richter, H. T.; Cartailler, J.-P.; Lanyi, J. K.; Cartailler, J. P. Science 1999, 256, 255.
35. Luecke, H.; Schobert, B.; Richter, H. T.; Cartailler, J.-P.; Rosengarth, A.; Keedleman, R.; Lanyi, J. K. J. Mol Biol. 2000, 300, 1237.
36. Kimura, Y.; Vassylyev, D. G.; Miyazawa, A.; Kidera, A.; Matsushima. M.; Mitsuoka, K.; Murata, K.; Htrai, T.; Fujiyoshi, Y. Photochem. Photobiol. 1997, 66, 764.
37. Mitsuoka, K.; Hirai, T.; Murata, K.; Miyazawa, A.; Kidera, A.; Kimura, Y.; Fujiyoshi, Y. J. Mol. Biol. 1999, 286, 861.
38. Essen, L. O.; Siegert, R.; Lehmann, W. D.; Oesterhelt, D. Proc. Natl. Acad. Sei. U.S.A. 1998, 95, 11673.
39. Richter, H. T.; Keedleman, R.; Kandori, H.; Maeda, A.; Lanyi, J. K. Biochemistry 1996, 35, 15461.
40. Balashov, S. P.; Lu, M.; Imasheva, E. S.; Govindjee, R.; Ebrey, T. G.; Othersen, B., Ill; Chen, Y.; Crouch, R. K.; Menick, D. R. Biochemistry 1999, 38, 2026.
41. Luecke, H.; Schobert, B.; Richter, H. T.; Cartailler, J. P.; Lanyi, J. K. J. Mol. Biol. 1999, 291, 899.
42. Braiman, M. S.; Mathies, R. A. Proc. Natl. Acad. Sei. U.S.A. 1982, 79, 403.
43. Rothschild, K. J.; Marrero, H.; Braiman, M. S.; Mathies, R. A. Photochem. Photobiol. 1984, 40, 675.
44. Siebert, F.; Mantele, W. Eur. J. Biochem. 1983, 730, 565.
45. Luecke, H.; Schobert, B.; Richter, H. T.; Cartailler, J. P.; Lanyi, J. K. Science 1999, 286, 255.
46. Sasaki, J.; Maeda, A.; Kalo, C.; Hamaguchi, H. Biochemistry 1993, 32, 867.
47. Pfefferte, J.-M.; Maeda, A.; Sasaki, J.; Yoshizawa, T. Biochemistry 1991, 30, 6548.
48. Yamazaki, Y.; Tuzi, S.; Saito, H.; Kandori, H.; Keedleman, R.; Lanyi, J. K.; Maeda, A. Biochemistry 1996, 35, 4063.
49. Maeda, A.; Sasaki, J.; Shichida, Y.; Yoshizawa, T. Biochemistry 1992,31,462.
50. Yamazaki, Y.; Hatanaka, M.; Kandori, H.; Sasaki, J.; Karstens, W. F. J.; Raap, J.; Lugtenburg, J.; Bizounok, M.; Herzfeld, J.; Needleman, R.; Lanyi, J. K.; Maeda, A: Biochemistry 1995, 34, 7088.
51. Maeda, A.; Sasaki, J.; Shichida, Y.; Yoshizawa, T.; Chang, M.; Ni, B.; Keedleman, R.; Lanyi, J. K. Biochemistry 1992, 31, 4684.
52. Braiman, M. S.; Mogi, T.; Stern, L. J.; Hackett, R. D.; Chao, B. H.; Khorana, H. G. Proteins 1988, 3, 219.
53. Maeda, A.; Kandori, H.; Yamazaki, Y.; Kishimura, S.; Hatanaka, M.; Chon, Y. S.; Sasaki, J.; Keedleman, R.; Lanyi, J. K. J. Biochem. (Tokyo) 1997, 727, 399.
54. Lanyi, J. K. Physiol. Rei: 1990, 70, 319.
55. Oesterhelt, D. Israel J. Chem. 1995, 35, 475.
56. Sasaki, J.; Brown, L. S.; Chon, Y.-S.; Kandori, H.; Maeda, A.; Keedleman, R.; Lanyi, J. K. Science 1995, 269, 73.
57. Tittor, J.; Haupts, U.; Haupts, C.; Oesterhelt, D.; Becker, A.; Bamberg, E. J. Mol. Biol. 1997, 277, 405.
58. Brown, L. S.; Keedleman, R.; Lanyi, J. K. Biochemistry 1996,35, 16048.
59. Royant, A.; Edman, K.; Ursby, T.; Pebay-Peyroula, E.; Landau, E. M.; Neutze, R. Nature 2000, 406, 645.
60. Váró, G.; Lanyi, J. K. Biochemistry 1991, 30, 5008.
61. Zimányi, L.; Váró, G.; Chang, M.; Ni, B.; Needleman, R.; Lanyi, J. K. Biochemistry 1992, 31, 8535.
62. Dickopf, S.; Heyn, M. P. Biophys. J. 1997, 73, 3171.
63. Cao, Y.; Brown, L. S.; Sasaki, J.; Maeda, A.; Needleman, R.; Lanyi, J. K. Biophys. J. 1995, 68, 1518.
64. Messung, B.; Souvignier, G.; Gerwert, K. Biophys. J. 1993, 65, 1929.
65. Kandori, H.; Yamazaki, Y.; Hatanaka, M.; Needleman, R.; Brown, L. S.; Richter, H. T.; Lanyi, J. K.; Maeda, A. Biochemistry 1997, 36, 5134.
66. Zseherp, C.; Heberle, J. J. Phys. Chem. 1997, B 101, 10542.
67. Balashov, S. P.; Imasheva, E. S.; Govindjee, R.; Ebrey, T. G. Biophys. J. 1996, 70, 473.
68. Richter, H. T.; Brown, L. S.; Needleman, R.; Lanyi, J. K. Biochemistry 1996, 35, 4054.
69. Brown, L. S.; Sasaki, J.; Kandori, H.; Maeda, A.; Needleman, R.; Lanyi, J. K. J. Biol. Chem. 1995, 270, 27122.
70. Braiman, M. S.; Mogi, T.; Marti, T.; Stern, J. S.; Khorana, H. G.; Rothschild, K. J. Biochemistry 1988, 27, 8516.
71. Le Coutre, J.; Tittor, J.; Oesterhelt, D.; Gerwert, K. Proc. Natl. Acad. Sei. U.S.A. 1995, 92, 4962.
72. Rammeisberg, R.; Huhn, G.; Lübben, M.; Gerwert, K. Biochemistry 1998, 37, 5001.
73. Sass, H.-J.; Büldt, G.; Gessenich, R.; Hehn, D.; Neff, D.; Schlesinger, R.; Berendzen, J.; Ormos, P. Nature 2000, 406, 649.
74. Liu, S. Y. Biophys. J. 1990, 57, 943.
75. Le Coutre, J.; Gerwert, K. FEES Lett. 1996, 398, 333.
76. Brown, S.; Needleman, R.; Lanyi, J. K. Biochemistry 2000, 39, 938.
77. Száraz, S.; Oesterhelt, D.; Ormos, P. Biophys. J. 1994, 67, 1706.
78. Cao, Y.; Váró, G.; Chang, M.; Ni, B.; Needleman, R.; Lanyi, J. K. Biochemistry 1991, 30, 10972.
79. Druckmann, S.; Heyn, M. P.; Lanyi, J. K.; Ottolenghi, M.; Zimanyi, L. Biophys. J. 1993, 65, 1231.
80. Zimanyi, L.; Cao, Y.; Needleman, R.; Ottolenghi, M.; Lanyi, J. K. Biochemistry 1993, 32, 7669.
81. Brown, L. S.; Lanyi, J. K. Proc. Natl. Acad. Sei. U.S.A. 1996, 93, 1731.
82. Zscherp, C.; Schlesinger, R.; Tittor, J.; Oesterhelt, D.; Heberle, J. Proc. Natl. Acad. Sei. U.S.A. 1999, 96, 5498.
83. Balashov, S. P.; Lu, M.; Imasheva, E. S.; Govindjee, R.; Ebrey, T. G.; Othersen, B. L; Chen, Y.; Crouch, R. K.; Menick, D. R. Biochemistry 1999, 38, 2026.
84. Lu, M.; Balashov, S. P.; Ebrey, T. G.; Chen, N.; Chen, Y.; Menick, D. R.; Crouch, R. K. Biochemistry 2000, 39, 2325.
85. Bressler, S.; Friedman, N.; Li, Q.; Ottolenghi, M.; Saha, C.; Sheves, M. Biochemistry 1999, 38, 2018.
86. Li, Q.; Bressler, S.; Ovrutsky, D.; Ottolenghi, M.; Friedman, N.; Sheves, M. Biophys. J. 2000, 78, 354.
87. Weik, M.; Zaccai, G.; Dencher, N. A.; Oesterhelt, D.; Haubeta, T. J. Mol. Biol. 1997, 275, 625.
88. Subramaniam, S.; Gerstein, M.; Oesterhelt, D.; Henderson, R. EMBOJ. 1993, 12, 1.
89. Subramaniam, S.; Lindahl, M.; Bullough, P.; Faruqi, A. R.; Tittor, J.;. Oesterhelt, D.; Brown, L.; Lanyi, J.; Henderson, R. J. Mol. Biol. 1999, 2S7, 145.
90. Vonck, J. Biochemistry 1996, 35, 5870.
91. Vonck, J. EMBO J. 2000, 19, 2152.
92. Subramaniam, S.; Henderson, R. Nature 2000, 406, 653.
93. Thorgeirsson, T. E.; Xiao, W.; Brown, L. S.; Needleman, R.; Lanyi, J. K.; Shin, Y.-K. J. Mol. Biol. 1997, 273, 951.
94. Pfefferle, J. M.; Maeda, A.; Sasaki, J.; Yoshizawa, T. Biochemistry 1991, 30, 6548.
95. Dioumaev, A. K.; Brown, L. S.; Needleman, R.; Lanyi; J. K. Biochemistry 1998, 37, 9889.
96. Kamikubo, H.; Oka, T.; Imamoto, Y.; Tokunaga, F.; Lanyi, J. K.; Kataoka, M. Biochemistry 1997, 36, 12282-12287.
97. Mollaaghababa, R.; Steinhoff, H. J.; Hubbell, W. L.; Khorana, H. G. Biochemistry 2000, 39, 1120.
98. Pfeiffer, M.; Rink, T.; Gerwert, K.; Oesterhelt, D.; Steinhoff, H. J. J. Mol. Biol. 1999, 287, 163.
99. Rink, T.; Riesle, J.; pesterhelt, D.; Gerwert, K.; Steinhoff, H. J. Biophys. J. 1997, 73, 983.
100. Riesle, J.; Oesterhelt, D.; Dencher, N. A.; Heberle, J. Biochemistry 1996. 35, 6635.
101. Checover, S.; Nachliel, E; Dencher, N. A.; Gutman, M. Biochemistry 1997, 36, 13919.
102. Nachliel, E.; Yaniv-Checover, S.; Gutman, M. Solid State Ionics 1997. 97, 75.
103. Sacks, V.; Marantz, Y.; Aagaard, A.; Checover, S.; Nachliel, E.; Gutman, M. Biochim. Biophys. Acta, Bio-Energetics 1998, 1365, 232.
104. Brown, L. S.; Needleman, R.; Lanyi, J. K. Biochemistry 1999, 38, 6855.
105. Dioumaev, A. K.; Brown, L. S.; Needleman, R.; Lanyi, J. K. Biochemistry 1998, 37, 9889.
106. Marti, T.; Otto, H.; Mogi, T.; Rösselet, S. J.; Heyn, M. P.; Khorana, H. G. J. Biol. Chem. 1991, 266, 6919.
107. Brown, L. S.; Yamazaki, Y.; Maeda, M.; Sun, L.; Needleman, R.; Lanyi, J. K. J. Mol. Biol. 1994, 239, 401.
108. Weidlich, O.; Schalt, B.; Friedman, N.; Sheves, M.; Lanyi, J. K.; Brown, L. S.; Siebert, F. Biochemistry 1996, 35, 10807.
109. Delaney, J. K.; Schweiger, U.; Subramaniam, S. Proc. Natl. Acad. Sei. U.S.A. 1995, 92, 11120.
110. Smith, S. O.; Pardoen, J. A.; Mulder, P. P. J.; Curry, B.; Lugtenburg, J.; Mathies, R. A. Biochemistry 1983, 22, 6141.
111. Dioumaev, A. K.; Richter, H. T.; Brown, L. S.; Tanio, M.; Tuzi, S.; Saito, H.; Kimura, Y.; Needleman, R.; Lanyi, J. K. Biochemistry 1998, 37, 2496.
112. Balashov, S. P.; Imasheva, E. S.; Ebrey, T. G.; Chen, N.; Menick, D. R.; Crouch, R. K. Biochemistry 1997, 36, 8671.
113. Dioumaev, A. K.; Brown, L. S.; Needleman, R.; Lanyi, J. K. Biochemistry 1999, 38, 10070.
114. (l 14) Kono, M.; Misra, S.; Ebrey, T. G. FEBS Lett. 1993, 331, 31.
115. Koyama, K.; Miyasaka, T.; Needleman, R.; Lanyi, J. K. Photoehern. Photobiol. 1998, 68, 400.
116. (l 16) Tittor,-J.; Schweiger, U.; Oesterhelt, D.; Bamberg, E. Biophys. J. 1994, 67, 1682.
117. (l 17) Ganea, C; Tittor, J.; Bamberg, E.; Oesterhelt, D. Biochim. Biophys. Acta 1998, 1368, 84.
118. Brown, L. S.; Dioumaev, A. K.; Needleman, R.; Lanyi, J. K. Biochemistry 1998, 37, 3982.
119. Brown, L. S.; Dioumaev, A. K.; Needleman, R.; Lanyi, J. K. Biophys. J. 1998, 75, 1455.
120. Der, A.; Szaraz, S.; Töth-Boconüdi, R.; Tokaji, Z.; Keszthelyi, L.; Stoeckenius, W. Proc. Natl. Acad. Sei. U.S.A. 1991, 88, 4751.
121. Vürö, G.; Brown, L. S.; Needleman, R.; Lanyi, J. K. Biochemistry 1996, 35, 6604.
122. Hoff, W. D.; Jung, K. H.; Spudich, J. L. Anmi. Rev. Biophys. Biomol. Struct. 1997, 26, 223.
123. Bieszke, J. A.; Spudich, E. N.; Scott, K. L.; Borkovich, K. A.; Spudich, J. L. Biochemistry 1999,38, 14138.
124. Bogomolni, R. A.; Stoeckenius, W.; Szundi, L; Perozo, E.; Olson, K. D.; Spudich, J. L. Proc. Natl. Acad. Sei. U.S.A. 1994, 91, 10188.
125. Haupts, U.; Bamberg, E.; Oesterhelt, D. EMBO J. 1996,75, 1834.
126. Miller, A.; Oesterhelt, D. Biochim. Biophys. Acta 1990, 7020, 57.
127. Otto, H.; Marti, T.; Holz, M.; Mogi, T.; Lindau, M.; Khorana, H. G.; Heyn, M. P. Proc. Natl. Acad. Sei. U.SA. 1989, 86, 9228.