Theoretical understanding of the interprotein electron transfer between cytochrome c2 and the photosynthetic reaction center

Journal of Physical Chemistry B

Volumn 107, Issue 5, 2003, Pages 1230-1241

  Miyashita, Osamu ^a   Okamura, Melvin Y ^a   Onuchic, José N ^a  

^a UNIVERSITY OF CALIFORNIA   (United States)

Author keywords

[No Author keywords available]

Indexed keywords

CYTOCHROME; ELECTRONVOLT; INTERPROTEIN ELECTRON TRANSFER; RHODOBACTER SPHAEROIDES;

CRYSTAL STRUCTURE; ELECTRON TRANSPORT PROPERTIES; ELECTRON TUNNELING; INTERFACES (MATERIALS); MOLECULAR DYNAMICS; MOLECULAR VIBRATIONS; PHOTOSYNTHESIS;

PROTEINS;

EID: 0037421834     PISSN: 10895647     EISSN: None     Source Type: Journal    
DOI: 10.1021/jp026753k     Document Type: Article

References (84)

1. Axelrod, H. L.; Abresch, E. C.; Okamura, M. Y.; Yeh, A. P.; Rees, D. C.; Feher, G. J. Mol. Biol. 2002, 319, 501.
2. Bendall, D. S. Protein Electron Transfer; Bios Scientific: Oxford, U. K., 1996.
3. Cramer, W. A.; Knaff, D. B. Energy Transduction in Biological Membranes: A Textbook of Bioenergetics; Springer-Verlag: New York, 1990.
4. Electron Transfer-From Isolated Molecules To Biomolecules; Jortner, J., Bixon, M., Eds.; Advances in Chemical Physics; Wiley: New York, 1999. Vol. 106-107.
5. Warshel, A.; Parson, W. W. Q. Rev. Biophys. 2001, 34, 563.
6. Feher, G.; Allen, J. P.; Okamura, M. Y.; Rees, D. C. Nature (London) 1989, 339, 111.
7. Deisenhofer, J.; Epp, O.; Sinning, I.; Michel, H. J. Mol. Biol. 1995, 246, 429.
8. Marcus, R. A.; Sutin, N. Biochim. Biophys. Acta 1985, 811, 265.
9. Hopfield, J. J. Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 1974, 71, 4135.
10. Jortner, J. J. Chem. Phys. 1976, 64, 4860.
11. Allen, J. P.; Williams, J. C.; Graige, M. S.; Paddock, M. L.; Labahn, A.; Feher, G.; Okamura, M. Y. Photosynth. Res. 1998, 55, 227.
12. Lin, X.; Murchison, H. A.; Nagarajan, V.; Parson, W. W.; Allen, J. P.; Williams, J. C. Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 1994, 91, 10265.
13. Ortega, J. M.; Mathis, P.; Williams, J. C.; Allen, J. P. Biochemistry 1996, 35, 3354.
14. Onuchic, J. N.; Blake, I. O. An. Acad. Bras. Cienc. 1982, 54, 479.
15. Garg, A.; Onuchic, J. N.; Ambegaokar, V. J. Chem. Phys. 1985, 83, 4491.
16. Onuchic, J. N. J. Chem. Phys. 1987, 86, 3925.
17. Onuchic, J. N.; Wolynes, P. G. J. Phys. Chem. 1988, 92, 6495.
18. Warshel, A.; Hwang, J. K. J. Chem. Phys. 1986, 84, 4938.
19. Warshel, A.; Chu, Z. T.; Parson, W. W. Science (Washington, D.C.) 1989, 246, 112.
20. Treutlein, H.; Schulten, K.; Brunger, A. T.; Karplus, M.; Deisenhofer, J.; Michel, H. Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 1992, 89, 75.
21. Gunner, M. R.; Robertson, D. E.; Dutton, P. L. J. Phys. Chem. 1986, 90, 3783.
22. Muegge, I.; Qi, P. X.; Wand, A. J.; Chu, Z. T.; Warshel, A. J. Phys. Chem. B 1997, 101, 825.
23. Basu, G.; Kitao, A.; Kuki, A.; Go, N. J. Phys. Chem. B 1998, 102, 2076.
24. Basu, G.; Kitao, A.; Kuki, A.; Go, N. J. Phys. Chem. B 1998, 102, 2085.
25. Miyashita, O.; Go, N. J. Phys. Chem. B 2000, 104, 7516.
26. Simonson, T. Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 2002, 99, 6544.
27. Simonson, T.; Perahia, D. J. Am. Chem. Soc. 1995, 117, 7987.
28. Archontis, G.; Simonson, T. J. Am. Chem. Soc. 2001, 123, 11047.
29. Simonson, T.; Archontis, G.; Karplus, M. J. Phys. Chem. B 1999, 103, 6142.
30. Sharp, K. A. Biophys. J. 1998, 74, 1241.
31. Parson, W. W.; Chu, Z. T.; Warshel, A. Biophys. J. 1998, 74, 182.
32. Venturoli, G.; Drepper, E.; Williams, J. C.; Allen, J. P.; Lin, X.; Mathis, P. Biophys. J. 1998, 74, 3226.
33. Aquino, A. J. A.; Beroza, P.; Reagan, J.; Onuchic, J. N. Chem. Phys. Lett. 1997, 275, 181.
34. Balabin, I. A.; Onuchic, J. N. Science (Washington, D.C.) 2000, 290, 114.
35. Beratan, D. N.; Betts, J. N.; Onuchic, J. N. Science (Washington, D.C.) 1991, 252, 1285.
36. Onuchic, J. N.; Beratan, D. N.; Winkler, J. R.; Gray, H. B. Annu. Rev. Biophys. Biomol. Struct. 1992, 21, 349.
37. Page, C. C.; Moser, C. C.; Chen, X. X.; Dutton, P. L. Nature (London) 1999, 402, 47.
38. Gehlen, J. N.; Daizadeh, I.; Stuchebrukhov, A. A.; Marcus, R. A. Inorg. Chim. Acta 1996, 243, 271.
39. Larsson, S. J. Am. Chem. Soc. 1981, 103, 4034.
40. Siddarth, P.; Marcus, R. A. J. Phys. Chem. 1993, 97, 2400.
41. Balabin, I. A.; Onuchic, J. N. J. Phys. Chem. B 1998, 102, 7497.
42. Okada, A.; Kakitani, T.; Inoue, J. J. Phys. Chem. 1995, 99, 2946.
43. Kawatsu, T.; Kakitani, T.; Yamato, T. J. Phys. Chem. B 2001, 105, 4424.
44. Broo, A.; Larsson, S. J. Phys. Chem. 1991, 95, 4925.
45. Wolfgang, J.; Risser, S. M.; Priyadarshy, S.; Beratan, D. N. J. Phys. Chem. B 1997, 101, 2986.
46. Kurnikov, I. V.; Beratan, D. N. J. Chem. Phys. 1996, 105, 9561.
47. Skourtis, S. S.; Beratan, D. N. In Biological Electron-Transfer Chains: Genetics, Composition, and Mode of Operation; Canters, G. W., Vijgenboom, E., Eds.; NATO ASI Series C, Mathematical and Physical Sciences; Kluwer Academic Publishers: Dordrecht, The Netherlands, 1998; Vol. 512, p 9.
48. Gray, H. B.; Winkler, J. R. Annu. Rev. Biochem. 1996, 35, 537.
49. Winkler, J. R.; Di Bilio, A. J.; Farrow, N. A.; Richards, J. H.; Gray, H. B. Pure Appl. Chem. 1999, 71, 1753.
50. Derege, P. J. F.; Williams, S. A.; Therien, M. J. Science (Washington, D.C.) 1995, 269, 1409.
51. Beratan, D. N.; Onuchic, J. N.; Winkler, J. R.; Gray, H. B. Science (Washington, D.C.) 1992, 258, 1740.
52. Tetreault, M.; Rongey, S. H.; Feher, G.; Okamura, M. Y. Biochemistry 2001, 40, 8452.
53. Ortega, J. M.; Dohse, B.; Oesterhelt, D.; Mathis, P. Biophys. J. 1998, 74, 1135.
54. Warshel, A. J. Phys. Chem. 1982, 86, 2218.
55. Hwang, J. K.; Warshel, A. J. Am. Chem. Soc. 1987, 109, 715.
56. Tachiya, M. J. Phys. Chem. 1989, 93, 7050.
57. Kubo, R.; Toda, M.; Hashitsume, N. Statistical Physics II: Nonequilibrium Statistical Mechanics, 2nd ed; Springer: Berlin, 1991.
58. Langen, R.; Brayer, G. D.; Berghuis, A. M.; Mclendon, G.; Sherman, F.; Warshel, A. J. Mol. Biol. 1992, 224, 589.
59. Lee, F. S.; Chu, Z. T.; Bolger, M. B.; Warshel, A. Protein Engineering 1992, 5, 215.
60. Aqvist, J.; Medina, C.; Samuelson, J. E. Protein Eng. 1994, 7, 385.
61. Archontis, G.; Karplus, M. J. Chem. Phys. 1996, 105, 11246.
62. Gao, J.; Kuczera, K.; Tidor, B.; Karplus, M. Science (Washington, D.C.) 1989, 244, 1069.
63. Boresch, S.; Karplus, M. J. Mol. Biol. 1995, 254, 801.
64. Beratan, D. N.; Onuchic, J. N.; Hopfield, J. J. J. Chem. Phys. 1987, 86, 4488.
65. Beratan, D. N.; Onuchic, J. N. Photosynth. Res. 1989, 22, 173.
66. Onuchic, J. N.; Beratan, D. N. J. Chem. Phys. 1990, 92, 722.
67. Beratan, D. N.; Onuchic, J. N.; Betts, J. N.; Bowler, B. E.; Gray, H. B. J. Am. Chem. Soc. 1990, 112, 7915.
68. Regan, J. J.; Dibilio, A. J.; Langen, R.; Skov, L. K.; Winkler, J. R.; Gray, H. B.; Onuchic, J. N. Chem. Biol. 1995, 2, 489.
69. Axelrod, H. L.; Abresch, E. C.; Okamura, M. Y.; Feher, G.; Yeh, A. P.; Rees, D. C. Biophys. J. 1999, 76, A20.
70. Northrup, S. H.; Pear, M. R.; Morgan, J. D.; McCammon, J. A.; Karplus, M. J. Mol. Biol. 1981, 153, 1087.
71. Miyashita, O.; Go, N. J. Phys. Chem. B 1999, 103, 562.
72. Kashiwagi, H.; Obara, S. Int. J. Quantum Chem. 1981, 20, 843.
73. Schmidt, M. W.; Baldridge, K. K.; Boatz, J. A.; Elbert, S. T.; Gordon, M. S.; Jensen, J. H.; Koseki, S.; Matsunaga, N.; Nguyen, K. A.; Su, S. J.; Windus, T. L.; Dupuis, M.; Montgomery, J. A. J. Comput. Chem. 1993, 14, 1347.
74. Cornell, W. D.; Cieplak, P.; Bayly, C. I.; Gould, I. R.; Merz, K. M.; Ferguson, D. M.; Spellmeyer, D.C.; Fox, T.; Caldwell, J. W. Kollman, P. A. J. Am. Chem. Soc. 1995, 117, 5179.
75. Jorgenen, W. L.; Chandrasekhar, J.; Madura, J. D.; Impey, R. W.; Klein, M. L. J. Chem. Phys. 1983, 79, 926.
76. Kraulis, P. J. J. Appl. Crystallogr. 1991, 24, 946.
77. Case, D. A.; Pearlman, D. A.; Caldwell, J. W.; Cheatham, T. E., III; Ross, W. S.; Simmerling, C. L.; Darden, T. A.; Merz, K. M.; Stanton, R. V.; Cheng, A. L.; Vincent, J. J.; Crowley, M.; Tsui, V.; Radmer, R. J.; Duan, Y.; Pitera, J.; Massova, I.; Seibel, G. L.; Singh, U. C.; Weiner, P. K.; Kollman, P. A. Amber, 6th ed.; University of California: San Francisco, CA, 1999.
78. Betts, J. N.; Beratan, D.N.; Onuchic, J. N. J. Am. Chem. Soc. 1992. 114, 4043.
79. Lin, X.; Williams, J. C.; Allen, J. P.; Mathis, P. Biochemistry 1994, 33, 13517.
80. Tetreault, M.; Cusanovich, M.; Meyer, T.; Axelrod, H.; Okamura, M. Y. Biochemistry 2002, 41, 5807.
81. Humphrey, W.; Dalke, A.; Schulten, K. J. Mol. Graphics 1996, 14, 33.
82. Muegge, I.; Schweins, T.; Langen, R.; Warshel, A. Structure 1996, 4, 475.
83. Farchaus, J. W.; Wachtveitl, J.; Mathis, P.; Oesterch, D. Biochemistry 1993, 32, 10885.
84. Wachtveitl J.; Farchaus, J. W.; Mathis, P.; Oesterhelt, D. Biochemistry 1993, 32, 10894.