Electronic excitations of the green fluorescent protein chromophore in its protonation states: SAC/SAC-CI study

Journal of Computational Chemistry

Volumn 24, Issue 12, 2003, Pages 1421-1431

  Das, Abhijit K ^a,b   Hasegawa, Jun Ya ^a   Miyahara, Tomoo ^a   Ehara, Masahiro ^a   Nakatsuji, Hiroshi ^a  

^a KYOTO UNIVERSITY   (Japan)

^b DEPARTMENT OF MATERIALS SCIENCE   (India)

Author keywords

Excited states; Fluorescence; Green fluorescent protein chromophore; Protonation state in the ground state; SAC CI method

Indexed keywords

ABSORPTION SPECTROSCOPY; FLUORESCENCE; GROUND STATE; PROTEINS; QUANTUM THEORY;

CONTINUUM SPHERICAL CAVITY MODEL; ELECTRONIC EXCITATIONS; EXCITATED STATES; EXCITATION ENERGY; GREEN FLUORESCENT PROTEIN CHROMOPHORE; PROTONATION STATES;

CHROMOPHORES;

GREEN FLUORESCENT PROTEIN; PHOTOPROTEIN;

ANIMAL; ARTICLE; CHEMICAL STRUCTURE; CHEMISTRY; FLUORESCENCE; PHOTOCHEMISTRY; PROTEIN CONFORMATION; SCYPHOZOA; THERMODYNAMICS; X RAY CRYSTALLOGRAPHY;

ANIMALS; CRYSTALLOGRAPHY, X-RAY; FLUORESCENCE; GREEN FLUORESCENT PROTEINS; LUMINESCENT PROTEINS; MODELS, MOLECULAR; PHOTOCHEMISTRY; PROTEIN CONFORMATION; SCYPHOZOA; THERMODYNAMICS;

EID: 0043062721     PISSN: 01928651     EISSN: None     Source Type: Journal    
DOI: 10.1002/jcc.10308     Document Type: Article

References (58)

1. Shimomura, O,; Johnson, F. H.; Saiga, Y. J Cell Comp Physiol 1962, 59, 223.
2. Morin, J. G.; Hastings, J. W. J Cell Physiol 1971, 77, 313.
3. Morise, H.; Shimomura, O.; Johnson, F. H.; Winant, J. J Biochem 1974, 13, 2656.
4. Ward, W. W. Photochem Photobiol Rev 1979, 4, 1.
5. Cubitt, A. B.; Heim, R.; Adams, S. R.; Boyd, A. E.; Gross, L. A.; Tsien, R. Y. Trends Biochem Sci 1995, 20, 448.
6. Prasher D. C. Trends Genet 1995, 11, 320.
7. Tsien, R. Y. Annu Rev Biochem 1998, 67, 509.
8. Palm, G. T.; Wlodawer, A. Methods Enzymol 1999, 302, 378.
9. Inouye, S.; Tsuji, F. I. FEBS Lett 1994, 341, 277.
10. Johnson, F. H.; Shimomura, O.; Saiga, Y.; Gershman, L. C.; Reynolds, G. T.; Walter, J. R. J Cell Comp Physiol 1962, 60, 85.
11. Cody, C. W.; Prasher, D. C.; Westler, W. M.; Prendergast, F. G.; Ward, W. W. Biochemistry 1933, 32, 1212.
12. Prasher, D. C.; Eckrnrode, V. K.; Ward, W. W.; Prendergast, F. G.; Cormier, M. J. Gene 1992, 111, 229.
13. Chattoraj, M.; King, B. A.; Bublitz, G. U.; Boxer, S. G. Proc Natl Acad Sci USA 1996, 93, 8362.
14. Creemers, T. M. H.; Lock, A. J.; Subramaniam, V.; Jovin, T. M.; Volker, S. Nat Struct Biol 1999, 6, 558.
15. Waard, W. W.; Prentice, H. J.; Roth, A. F.; Cody, C. W.; Reeves, S. C. Photochem Photobiol 1982, 35, 803.
16. Ward, W. W.; Cody, C. W.; Hart, R. C.; Cormier, M. J Photochem Photobiol 1980, 31, 611.
17. Bell, A. F.; He, X.; Wachter, R. M.; Tonge, P. J. Biochemistry 2000, 39, 4423.
18. He, X.; Bell, A. F.; Tonge, P. J. J Phys Chem B 2002, 106, 6056.
19. Voityuk, A. A.; Kummer, A. D.; Michel-Beyerle, M.-E.; Rosch, N. Chem Phys 2001, 269, 83.
20. Litvinenko, K. L.; Webber, N. M.; Meech, S. R. Chem Phys Lett 2001, 346, 47.
21. Webber, N. M.; Litvinenko, K. L.; Meech, S. R. J Phys Chem B 2001, 105, 8036.
22. Litvinenko, K. L.; Webber, N. M.; Meech, S. R. Bull Chem Soc Jpn 2002, 75, 1065.
23. Nielsen, S. B.; Lapierre, A.; Andersen, J. U.; Pedersen, U. V.; Tomita, S.; Andersen, L. H. Phys Rev Lett 2001, 87, 228102.
24. Andersen, L. H.; Lapierre, A.; Nielsen, S. B.; Pedersen, S. U.; Pedersen, U. V.; Tomita, S. Eur Phys J D 2002, 20, 597.
25. Yang, F.; Moss, L. G.; Phillips, G. N. Nat Biotech 1996, 14, 1246.
26. Brejc, K.; Sixma, T. K.; Kitts, P. A.; Kain, S, R.; Tsien, R. Y.; Ormoe, M.; Remington, S. J. Proc Natl Acad Sci USA 1997, 94, 2306.
27. Elsliger, M. A.; Wachter, R. M.; Hanson, G. T.; Kallio, K.; Remington, S. J. Biochemistry 1999, 38, 5296.
28. Yazal, J. E.; Prendergast, F. G.; Shaw, D. E.; Pang, Y.-P. J Am Chem Soc 2000, 122, 11411.
29. Helms, V.; Winstead, C.; Langhoff, P. W. J Mol Struct (THEOCHEM) 2000, 506, 179.
30. Weber, W.; Helms, V.; McCammon, J. A.; Langhoff, P. W. Proc Natl Acad Sci USA 1999, 96, 6177.
31. Voityuk, A. A.; Michel-Beyerle, M.-E.; Rosch, N. Chem Phys Lett 1998, 296, 269.
32. Voityuk, A. A.; Michel-Beyerle, M.-E.; Rosch, N. Chem Phys 1998, 231, 13.
33. Nakatsuji, H.; Hirao, K. J Chem Phys 1978, 68, 2053.
34. Nakatsuji, H. Chem Phys Lett 1978, 59, 362.
35. Nakatsuji, H. Chem Phys Lett 1979, 67, 329.
36. Nakatsuji, H. Chem Phys Lett 1979, 67, 334.
37. Nakatsuji, H. Acta Chim Hungarica, Models in Chemistry 1992, 129, 719.
38. Nakatsuji, H. In Computational Chemistry - Reviews of Current Trends, Vol. 2; Leszczynski, J., Ed.; World Sientific: Singapore, 1997; pp 62-124.
39. Karelson, M. K.; Zerner, M. C. J Phys Chem 1992, 96, 6949.
40. Onsanger, L. J Am Chem Soc 1936, 58, 1486.
41. Nakatsuji, H.; Hirao, K.; Mizukami, Y. Chem Phys Lett 1991, 179, 555.
42. Hasegawa, J.; Ohkawa, K.; Nakatsuji, H. J Phys Chem B 1998, 102, 10410.
43. Kurimoto, M.; Subramony, P.; Gurney, R. W.; Lovell, S.; Chmielewski, J.; Kahr, B. J Am Chem Soc 1999, 121, 6952.
44. Hohenberg, P.; Kohn, W. Phys Rev 1964, 136, B864.
45. Kohn, W.; Kohn, L. J Phys Rev 1965, 140, A1133.
46. Parr, R. G.; Yang, W. Density-Functional Theory of Atoms and Molecules; Oxford University Press: Oxford, 1989.
47. Lee, C.; Yang, W.; Parr, R. G. Phys Rev B 1988, 37, 785.
48. Becke, A. D. J Chem Phys 1993, 98, 5648.
49. Hehre, W. J.; Ditchfield, R.; Pople, J. A. J Chem Phys 1972, 56, 2257.
50. Hariharan, P. C.; Pople, J. A. Theor Chim Acta 1973, 28, 213.
51. Huzinaga, S.; Andzelm, J.; Klobukowski, M.; Radzio-Andzelm, E.; Sakai, Y.; Tatewaki, H. Gaussian Basis Set for Molecular Calculations; Elsevier: New York, 1984.
52. Handbook of Chemistry and Physics, 65th edition; C. R. C. Press Inc.: Boca Raton, FL, 1984-1985.
53. Frisch, M. J.; Trucks, G. W.; Schlegel, H. B.; Scuseria, G. G.; Robb, M. A.; Cheeseman, J. R.; Montgometry, J.; Vreven, T.; Kudin, K. N.; Burant, J. C.; Millam, J. M.; Iyengar, S. S.; Tomasi, J.; Barone, V.; Mennucci, B.; Cossi, M.; Scalmani, G.; Rega, N.; Peterson, G. A.; Nakatsuji, H.; Hada, M.; Ehara, M.; Toyota, K.; Fukuda, R.; Hasegawa, J. Ishida, M.; Nakajima, T.; Honda, Y.; Kitao, O.; Nakai, H.; Klene, M.; Li, X.; Knox, J. E.; Hratchian, H. P.; Cross, J. B.; Adamo, C.; Jaramillo, J.; Gomperts, R.; Stratmann, R. E.; Yazyev, O.; Cammi, R.; Pomelli, C.; Ochterski, J.; Ayala, P. Y.; Morokuma, K.; Hase, W. L.; Voth, G.; Salvador, P.; Dannenberg, J. J.; Zakrzewski, V. G.; Dapprich, S.; Daniels, A. D.; Strain, M. C.; Farkas, O.; Malick, D. K.; Rabuck, A. D.; Raghavachari, K.; Foresman, J. B.; Ortiz, J. V.; Cui, Q.; Baboul, A. G.; Clifford, S.; Cioslowski, J.; Stefanov, B. B.; Liu, G.; Liashenko, A.; Piskorz, P. Komaromi, I.; Martin, R. L.; Fox, D. J.; Kieth, T.; Al-Laham, M. A.; Peng, C. Y., Nanayakkara, A.; Challacombe, M.; Gill, P. M. W.; Johnson, B.; Chen, W.; Wong, M. W.; Gonzalez, C.; Pople, J. A. Gaussian Development Version, Revision A.03; Gaussian, Inc.: Pittsburgh, PA, 2003.
54. Nakatsuji, H. Chem Phys 1983, 75, 425.
55. Frisch, M. J.; Trucks, G. W.; Schlegel, H. B.; Scuseria, G. E.; Robb, M. A.; Cheeseman, J. R.; Zakrewski, V. G.; Montgomery, J.; Stratmann, R. E.; Burant, J. C.; Dapprich, S.; Millam, J. M.; Daniels, A. D.; Kudin, K. N.; Strain, M.C. Farkas, O.; Tomasi, J.; Barone, V.; Cossi, M., Cammi, R.; Mennucci, B.; Pomelli, C.; Adamo, C.; Clifford, S.; Ochterski, J.; Petersson, G. A.; Ayala, P. Y.; Cui, Q.; Morokuma, K.; Rega, N.; Salvador, P.; Dannenberg, J. J.; Malick, D. K.; Rabuck, A. D.; Raghavachari, K.; Foresman, J. B.; Cioslowski, J.; Ortiz, J. V.; Baboul, A. G.; Stefanov, B. B.; Liu, G.; Liashenko, A.; Piskorz, P.; Komaromi, I.; Gomperts, R.; Martin, R. L.; Fox, D. J.; Keith, T.; Al-Laham, M. A.; Peng, C. Y.; Nanayakkara, A.; Challocombe, M.; Gill, P. M. W.; Johnson, B.; Chen, W.; Wong, M. W.; Andres, J. L.; Gonzalez, C.; Head-Gordon, M.; Replogle, E. S.; Pople, J. A. Gaussian 98 Revision A.11.3; Gaussian, Inc.: Pittsburgh, PA, 2002.
56. Niwa, H.; Inouye, S.; Hirano, T.; Matsuno, T.; Kojima, S.; Kubota, M.; Ohashi, M.; Tsuji, F. I. Proc Natl Acad Sci USA 1996, 93, 13617.
57. Bublitz, G. U.; King, B. A.; Heim, R.; Kallio, K.; Tsien, R. Y. Boxer, S. G.; Remington, S. J. J Am Chem Soc 1998, 120, 9370.
58. Wachter, R. M.; King B. A.; Heim, R.; Kallio, K.; Tsien, R. Y.; Boxer S. G.; Remington, S. J. Biochemistry 1997, 36, 9759.