Ultrafast protein dynamics of bacteriorhodopsin probed by photon echo and transient absorption spectroscopy

Journal of Physical Chemistry B

Volumn 106, Issue 23, 2002, Pages 6067-6080

  Kennis, John T M ^a,c   Larsen, Delmar S ^a,c   Ohta, Kaoru ^a,d   Facciotti, Marc T ^a   Glaeser, Robert M ^a,b   Fleming, Graham R ^a,b  

^a UNIVERSITY OF CALIFORNIA   (United States)

^b LAWRENCE BERKELEY NATIONAL LABORATORY   (United States)

^c VU UNIVERSITY AMSTERDAM   (Netherlands)

^d KOBE UNIVERSITY   (Japan)

Author keywords

[No Author keywords available]

Indexed keywords

BACTERIORHODOPSIN; ULTRAFAST PROTEIN DYNAMICS;

ABSORPTION SPECTROSCOPY; BACTERIOLOGY; BROWNIAN MOVEMENT; CHEMICAL RELAXATION; CHROMOPHORES; DIELECTRIC RELAXATION; FLUORESCENCE; ISOMERIZATION; LIGHT ABSORPTION; MOLECULAR DYNAMICS; MOLECULAR VIBRATIONS; PHOTONS;

PROTEINS;

EID: 0037072006     PISSN: 10895647     EISSN: None     Source Type: Journal    
DOI: 10.1021/jp014681b     Document Type: Article

References (73)

1. Lanyi, J. J. Phys. Chem. B 2000, 104, 11441-11448.
2. Haupts, U.; Tittor, J.; Oesterhelt, D. Annu. Rev. Biophys. Biomol. Struct. 1999, 28, 367-399.
3. Fleming, G.R.; Cho, M.H. Annu. Rev. Phys. Chem. 1996, 47, 109-134.
4. Stratt, R.M.; Maroncelli, M. J. Phys. Chem. 1996, 100, 12 981-12 996.
5. Joo, T.H.; Jia, Y.W.; Yu, J.Y.; Lang, M.J.; Fleming, G.R. J. Chem. Phys. 1996, 104, 6089-6108.
6. De Boeij, W.P.; Pshenichnikov, M.S.; Wiersma, D.A. J. Phys. Chem. 1996, 100, 11806.
7. Cho, M.H.; Yu, J.Y.; Joo, T.H.; Nagasawa, Y.; Passino, S.A.; Fleming, G.R. J. Phys. Chem. 1996, 100, 11 944-11 953.
8. Jimenez, R.; Fleming, G.R.; Kumar, P.V.; Maroncelli, M. Nature 1994, 369, 471-473.
9. Hynes, J.T. In. Ultrafast Dynamics of Chemical Systems; Simon, J.D., Ed.; Kluwer Academic Publishers: Dordrecht, 1994, pp 345-381.
10. Dobler, J.; Zinth, W.; Kaiser, W.; Oesterhelt, D. Chem. Phys. Lett. 1988, 144, 215-220.
11. Mathies, R.A.; Brito Cruz, C.H.; Pollard, W.T.; Shank, C.V. Science 1988 240, 777-779.
12. Mathies, R.A.; Lin, S.W.; Ames, J.B.; Pollard, W.T. Annu. Rep. Biophys. Biophys. Chem. 1991, 20, 491-518.
13. Du, M.; Fleming, G.R. Biophys. Chem. 1993 48, 101-111.
14. Atkinson, G.H.; Ujj, L.; Zhou, Y. J. Phys. Chem. A 2000, 104, 4130-4139.
15. Rohr, M.; Gartner, W.; Schweitzer, G.; Holzwarth, A.R.; Braslavsky, S.E. J. Phys. Chem. 1992, 96, 6055-6061.
16. Doig, S.J.; Reid, P.J.; Mathies, R.A. J. Phys. Chem. 1991, 95, 6372-6379.
17. Jäger, F.; Ujj, L.; Atkinson, G.H.; Sheves, M.; Livnah, N.; Ottolenghi J. Phys. Chem. 1996, 100, 12066-12075.
18. Koyama, Y.; Kubo, K.; Komori, M.; Yasuda, H.; Mukai, Y. Photochem. Photobiol. 1991, 54, 433-443.
19. Song, L.; El-Sayed, M.A.; Lanyi, J.K. Science 1993, 261, 891-894.
20. Song, L. El-Sayed, M.A. J. Am. Chem. Soc. 1998, 120, 8889-8890.
21. Garavelli, M.; Celani, P.; Bernardi, F.; Robb, M.A.; Olivucci, M. J. Am. Chem. Soc. 1997, 119, 6891-6901.
22. Hasson, K.C.; Gai, F.; Anfinrud, P.A. Proc. Natl. Acad. Sci. (USA) 1996, 93, 15 124-15 129.
23. Haran, G.; Wynne, K.; Xie, A.; He, Q.; Chance, M.; Hochstrasser, R.M. Chem. Phys. Lett. 1996, 261, 389-395.
24. Ye, T.; Gershgoren, E.; Friedman, N.; Ottolenghi, M.; Sheves, M.; Ruhman, S. Chem. Phys. Lett. 1999, 314, 429-434.
25. Kobayashi, T.; Saito, T.; Ohtani, H. Nature 2001, 414, 531-534.
26. Oesterhelt, D.; Stoeckenius, W. Methods Enzymol. 1974 31, 667-678.
27. Rouhani, S.; Cartailler J.P.; Facciotti, M.T.; Walian, P.; Needleman, R.; Lanyi, J.K.; Glaeser, R.M.; Luecke, H. J. Mol. Biol. 2001, 313, 615-628.
28. Govindjee, R.; Becher, B.; Ebrey, T. Biophys. J. 1978, 22, 67-77.
29. Wexler, D.; Kochendoerfer, G.G.; Mathies, R.A. In. Femtochemistry and Femtobiology: Ultrafast Reaction Dynamics at Atomic Scale Resolution; Sundstrom, V., Ed.; Imperial College Press: London, 1997, pp 725-752.
30. Larsen, D.S.; Rev. Sci. Instr. 2002, 73, 1325-1328.
31. Larsen, D.S.; Ohta, K.; Yang, M.; Fleming, G.R. J. Chem. Phys. 2001, 114, 8008-8019.
32. Joo, T.; Jia, Y.; Yu, J.-Y.; Jonas, D.M.; Fleming, G.R. J. Phys. Chem. 1996, 100, 2399.
33. Baltuska, A.; Emde, F.M.; Pshenichnikov, M.S.; Wiersma, D.A. J. Phys. Chem. A 1999, 103, 10 065-10 082.
34. Joo, T.; Jia, Y.; Fleming, G.R. Opt. Lett. 1995, 20, 389.
35. Haacke, S.; Vinzani, S.; Schenkl, S.; Chergui, M. Chem. Phys. Chem. 2001, 2, 310-315.
36. Van Grondelle, R.; Dekker: J.P.; Gillbro, T.; Sundstrom, V. Biochim. Biophys. Acta 1994, 1187, 1-65.
37. Kroon, A.R.; Hoff, W.D.; Fennema, H.P.M.; Gijzen, J.; Koomen, G.J.; Verhoeven, J.W.; Crielaard, W.; Hellingwerf, K.J. J. Biol. Chem. 1996 271, 31 949-31 956.
38. Sasaki, J.; Brown, L.S.; Chon, Y.S.; Kandori, H.; Maeda, A.; Needleman, R.; Lanyi, J.K. Science 1995, 269, 73-75.
39. Kolbe, M.; Besir, H.; Essen, L.-O.; Oesterhelt, D. Science 2000, 288, 1390-1396.
40. Tittor, J.; Haupts, U.; Haupts, C.; Oesterhelt, D.; Becker, A.; Bamberg, E. J. Mol. Biol. 1997, 271, 405-416.
41. Nagasawa, Y.; Yu, J.Y.; Fleming, G.R. J. Chem. Phys. 1998, 109, 6175-6183.
42. Yu, J.-Y.; Nagasawa, Y.; van Grondelle, R.; Fleming G.R. Chem. Phys. Lett. 1997, 280, 404.
43. Jimenez, R.; van Mourik, F.; Yu, J.-Y.; Fleming, G.R. J. Phys. Chem. B 1997 101, 7350.
44. Homoelle, B.J.; Edington, M.D.; Diffey, W.M.; Beck, W.F. J. Phys. Chem. B 1998, 102, 3044-3052.
45. Agarwal, R.; Krueger, B.P.; Scholes, G.D.; Yang, M.; Yom, J.; Mets, L.; Fleming, G.R. J. Phys. Chem. B 2000, 104, 2908.
46. Agarwal, R.; Yang, M.; Xu, Q.-H.; Fleming, G.R. J. Phys. Chem. B 2001, 105, 1887-1894.
47. Salverda, J.M.; van Mourik, F.; van der Zwan, G.; van Grondelle, R. J. Phys. Chem. B 2000, 104, 11 395-11 408.
48. Groot, M.-L.; Yu, J.-Y.; Agarwal, R.; Norris, J.R.; Fleming, G.R. J. Phys. Chem. B 1998, 102, 5923-5931.
49. Jordanides, X.J.; Lang, M.L.; Song, X.Y.; Fleming, G.R. J. Phys. Chem. B 1999 103, 7995.
50. Ohta, K.; Larsen, D.S.; Yang, M.; Fleming, G.R. J. Chem. Phys. 2001, 114, 8020-8039.
51. Zinth, W.; Sieg, A.; Huppmann, P.; Blankenhom, T.; Oesterhelt, D.; Nonella, M. In. Ultrafast Phenomena XII, Springer Series in Chem. Physics 66; Elsaesser, T., Mukamel, S., Mumane, M.M., Scherer, N.F., Eds.; Springer Publishing: New York, 2000, 680-682.
52. Hamm, P.; Zurek, M.; Röschinger, T.; Patzelt, H.; Oesterhelt, D.; Zinth, W. Chem. Phys. Lett. 1996, 263, 613-621.
53. Logunov, S.L.; Song, L.; El-Sayed, M.A. J. Phys. Chem. 1996, 100, 18586-18591.
54. Loppnow, G.R.; Mathies, R.A.; Middendorf, T.R.; Gottfried, D.S.; Boxer, S.G. J. Phys. Chem. 1992, 96, 737-745.
55. Xu, Q.H.; Scholes, G.D.; Yang, M.; Fleming, G.R. J. Phys. Chem. A 1999, 103, 10348-10358.
56. Bradforth, S.E.; Jimenez, R.; Van Mourik, F.; van Grondelle, R.; Fleming, G.R. J. Phys. Chem. 1995, 99, 16179.
57. Vos, M.H.; Jones, M.R.; Hunter, C.N.; Breton, J.; Martin, J.L. Proc. Natl. Acad. Sci. (USA) 1994 12701-12705.
58. Kamalov, V.F.; Masciangioli, T.M.; El-Sayed, M.A. J. Phys. Chem. 1996, 100, 2762-2765.
59. Logunov, S.L.; El-Sayed, M.A.; Lanyi, J.K. Biophys. J. 1996 71, 1545-1553.
60. Kobayashi, T.; Kim, M.; Taiji, M.; Iwasa, T.; Nakagawa, M.; Tsuda, M. J. Phys. Chem. B 1998, 102, 272-280.
61. Arlt, T.; Schmidt, S.; Zinth, W.; Haupts, U.; Oesterhelt, D. Chem. Phys. Lett. 1995, 241, 559-565.
62. Changenet-Barret, P.; Choma, C.T.; Gooding, E.F DeGrado, W.F.; Hochstrasser, R.M. J. Phys. Chem. B 2000, 104, 9322-9329.
63. Xu, D.; Martin, C.H.; Schulten, K. Biophys. J. 1996, 70, 453-460.
64. Mathies, R.A.; Stryer, L. Proc. Natl. Acad. Sci. (USA) 1976, 73, 2169-2173.
65. Birge, R.R.; Zhang, C. J. Chem. Phys. 1990, 92, 7178-7195.
66. Xu, D.; Schulten, K. Chem. Phys. 1994, 182, 91-117.
67. Treutlein, H.; Schulten, K.; Brunger, A.T.; Karplus, M.; Deisenhofer, J.; Michel, H. Proc. Natl. Acad. Sci. (USA) 1992, 89, 75-79.
68. Humphrey, W.; Lu, H.; Logunov, I.; Werner, H.J.; Schulten, K. Biophys. J. 1998, 75, 1689-1699.
69. Perman, B.; Srajer, V.; Ren, Z.; Teng, T.Y.; Pradervand, C.; Ursby, T.; Bourgeois, D.; Schotte, F.; Wulff, M.; Kort, R.; Hellingwerf, K.; Moffat, K. Science 1998, 279, 1946-1950.
70. Subramian, S.; Gerstein, M.; Oesterhelt, D.; Henderson, R. EMBO J. 1993, 12, 1-8.
71. Edman, K.; Nollert, P.; Royant, A.; Belrhali, H.; Pebay-Peyroula, E.; Hajdu, J.; Neutze, R.; Landau, E.M. Nature 1999, 401, 822-826.
72. Van Aalten, D.M.F.; Hoff, W.D.; Findlay, J.B.C.; Crielaard, W.; Hellingwerf, K. J. Protein Eng. 1998, 11, 873-879.
73. Mukamel, S. In. Principles of Nonlinear Optical Spectroscopy; Oxford University Press: New York, 1995.