Ab initio based calculations of electron-transfer rates in metalloproteins

Journal of Physical Chemistry B

Volumn 109, Issue 4, 2005, Pages 1618-1625

  Prytkova, Tatiana R ^a   Kurnikov, Igor V ^a,b   Beratan, David N ^a  

^a DUKE UNIVERSITY   (United States)

^b NORTHWESTERN UNIVERSITY   (United States)

Author keywords

[No Author keywords available]

Indexed keywords

ELECTRON-TRANSFER RATES; METALLOPROTEINS; REDOX COFACTORS; SOLVATION;

CONFORMATIONS; DERIVATIVES; ELECTRON ENERGY LEVELS; ELECTRONIC STRUCTURE; FREE ENERGY; QUANTUM THEORY; REDOX REACTIONS;

PROTEINS;

COPPER; METALLOPROTEIN; RUTHENIUM; SOLVENT;

ARTICLE; CHEMICAL STRUCTURE; CHEMISTRY; COMPUTER SIMULATION; ELECTRON; PARTICLE SIZE; PROTEIN CONFORMATION; PROTEIN TERTIARY STRUCTURE; QUANTUM THEORY; SURFACE PROPERTY; THERMODYNAMICS; TIME;

COMPUTER SIMULATION; COPPER; ELECTRONS; METALLOPROTEINS; MODELS, MOLECULAR; PARTICLE SIZE; PROTEIN CONFORMATION; PROTEIN STRUCTURE, TERTIARY; QUANTUM THEORY; RUTHENIUM; SOLVENTS; SURFACE PROPERTIES; THERMODYNAMICS; TIME FACTORS;

EID: 13544277451     PISSN: 15206106     EISSN: None     Source Type: Journal    
DOI: 10.1021/jp0457491     Document Type: Article

References (80)

1. Bendall, D. S., Ed.; Protein Electron Transfer; Bios Scientific Publishers: Oxford, 1996.
2. Lippard, S. J.; Berg, J. M. Principles of Biorganic Chemistry; University Science Books: Mill Valley, CA, 1994.
3. Bertini, I.; Gray, H. B.; Lippard S. J.; Valentine, J. S. Bioinorganic Chemistry; University Science Books: Mill Valley, CA 1994.
4. Balzani, V., Ed.; Electron Transfer in Chemistry, Wiley: Weinheim, Germany, 2001; Vols. 1-5.
5. Gray, H. B.; Winkler, J. R. Q. Rev. Biophys. 2003, 36, 341-372.
6. Beraten, D. N.; Betts, J. N.; Onuchic, J. N. Science 1991, 252, 1285-1288.
7. Regan, J. J.; Onuchic, J. N. Adv. Chem. Phys. 1999, 107, 497-553.
8. Skourtis, S. S.; Beratan, D. N. Adv. Chem. Phys. 1999, 106, 377-452.
9. Page, C. C.; Moser, C. C.; Chen, X. X.; Dutton, P. L. Nature (London) 1999, 402, 47-52.
10. Jones, M. L.; Kurnikov, I. V.; Beratan, D. N. J. Phys. Chem. A 2002, 106, 2002-2006.
11. Regan, J. J.; Risser, S. M.; Beratan, D. N. J. Chem. Phys. 1993, 97, 13083.
12. Siddarth, P.; Marcus, R. A. J. Phys. Chem. 1993, 97, 6111-6114.
13. Siddarth, P.; Marcus, R. A. J. Phys. Chem. 1993, 97, 13078-13082.
14. Daizadeh, I.; Gehlen, J. N.; Stuchebrukhov, A. A. J. Chem. Phys. 1997, 106, 5658-5666.
15. Kurnikov, I. V.; Beratan, D. N. J. Chem. Phys. 1996, 105, 9561-9573.
16. Priyadarshy, S.; Risser, S. M.; Beratan, D. N. J. Phys. Chem. 1996, 100, 17678-17682.
17. Wolfgang, J.; Risser, S. M.; Priyadarshy, S.; Beratan, D. N. J. Phys. Chem. B 1997, 101, 2986-2991.
18. Daizadeh, I.; Medvedev, E. S.; Stuchebrukhov, A. A. Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 1997, 94, 3703-3708.
19. Babini, E.; Bertini, I.; Borsari, M.; Capozzi, F.; Luchinat, C.; Zhang, X. Y.; Moura, G. L. C.; Kurnikov, I. V.; Beratan, D. N.; Ponce, A.; DiBilio, A. J.; Winkler, J. R.; Gray, H. B. J. Am. Chem. Soc. 2000, 122, 4532-4533.
20. Stuchebrukhov, A. A. Adv. Chem. Phys. 2001, 118, 1-44.
21. Gray, H. B.; Winkler, J. R. Annu. Rev. Biochem. 1996, 65 537-561.
22. Winkler, J. R.; Di Bilio, A. J.; Farrow, N. A.; Richards, J. H.; Gray, H. B. Pure Appl. Chem. 1999, 71, 1753-1764.
23. Zhang, L. Y.; Friesner, R. A.; Murphy, R. B. J. Chem. Phys. 1997, 107, 450-459.
24. Balabin, I. A.; Onuchic, J. N. Science 2000, 290, 114-117.
25. Kobayashi, C.; Baldridge, K.; Onuchic, J. N. J. Chem. Phys. 2003, 119, 3550-3558.
26. Stuchebrukhov, A. A. J. Chem. Phys. 2003, 118, 7898-7906.
27. Newton, M. D. Coord. Chem. Rev. 2003, 238, 167-185.
28. Ungar, L. W.; Scherer, N. F.; Voth, G. A. J. Phys. Chem. B 1999, 103, 7367-7382.
29. Ungar, L. W.; Newton, M. D.; Voth, G. A. Biophys. J. 1997, 72, 5-17.
30. Zheng, X. H.; Stuchebrukhov, A. A. J. Phys. Chem. B 2003, 107, 9579-9584.
31. Newton, M. D. Int. J. Quantum Chem. 2000, 77, 255-263.
32. Cave, R. J.; Newton, M. D. Chem. Phys. Lett. 1996, 249, 15-19.
33. Kim, J.; Stuchebrukhov, A. A. J. Phys. Chem. B 2000, 104, 8606-8613.
34. Reimers, J. R.; Hush, N. S. J. Phys. Chem. A 1999, 103, 3066-3072.
35. Broo, A.; Larsson, S. Chem. Phys. 1992, 161, 363-378.
36. Calzado, C. J.; Sanz, J. F. J. Am. Chem. Soc. 1998, 120, 1051-1061.
37. Hasegawa, J.; Nakatsuji, H. J. Phys. Chem. B 1998, 102, 10420-10430.
38. Regan, J. J.; DiBilio, A. J.; Winkler, J. R.; Richards, J. H.; Gray, H. B. Inorg. Chim. Acta 1998, 276, 470-480.
39. Regan, J. J.; DiBilio, A. J.; Langen, R.; Skov, L. K.; Winkler, J. R.; Gray, H. B.; Onuchic, J. N. Chem. Biol. 1995, 2, 489-496.
40. Skourtis, S. S.; Regan, J. J.; Onuchic, J. N. J. Phys. Chem. 1994, 98, 3379-3388.
41. Gehlen, J. N.; Daizadeh, I.; Stuchebrukhov, A. A.; Marcus, R. A. Inorg. Chim. Acta 1996, 243, 271-282.
42. Gruschus, J. M.; Kuki, A. J. Phys. Chem. B 1999, 103, 11407-11414.
43. Baik, M. H.; Crystal, J. B.; Friesner, R. A. Inorg. Chem. 2002, 41, 5926-5927.
44. Adman, E. T.; Jensen, L. H. Isr. J. Chem. 1981, 27, 8-12.
45. Chang, I. J.; Gray, H. B.; Winkler, J. R. J. Am. Chem. Soc. 1991, 113, 7058.
46. Langen, R.; Chang, I. J.; Germanas, J. P.; Richards, J. H.; Winkler, J. R.; Gray, H. B. Science 1995, 268, 1733-1735.
47. Crane, B. R.; Di Bilio, A. J.; Winkler, J. R.; Gray, H. B. J. Am. Chem. Soc. 2001, 123, 11623-11631.
48. Regan, J. J.; DiBilio, A. J.; Langen, R.; Skov, L. K.; Winkler, J. R.; Gray, H. B.; Onuchic, J. N. Chem. Biol. 1995, 2, 489-496.
49. Faham, S.; Day, M. W.; Connick, W. B.; Crane, B. R.; Di Bilio, A. J.; Schaefer, W. P.; Rees, D. C.; Gray, H. B. Acta Crystallogr. D: Biol. Crystallogr. 1999, 55, 379-385.
50. HARLEM, Molecular Modeling Package, Kurnikov, I.V. 2002, nttp://www.kurnikov.org/harlem_download.
51. Case, D. A.; Pearlman, D. A.; Caldwell, J. W.; Cheatham, T. E., III; Wang, J.; 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.; Gohlke, H.; Radmer, R. J.; Duan, Y.; Pitera, J.; Massova, I.; Seibel, G. L.; Singh, U. C.; Weiner, P. K.; Kollman 2002, AMBER 7, University of California, San Francisco.
52. Pearlman, D. A.; Case, D. A.; Caldwell, J. W.; Ross, W. S.; Cheatham, T. E., III; DeBolt, S.; Ferguson, D.; Seibel, G.; Kollman, P. Comput. Phys. Commun. 1995, 97, 1-41.
53. Kuki, A.; Wolynes, P. G. Science 1987, 236, 1647.
54. Stuchebrukhov, A.; Marcus, R. A. J. Phys. Chem. 1995, 99, 7581.
55. Onuchic, J. N.; Beratan, D. N.; Hopfield, J. J. J. Phys. Chem. 1986, 90, 3707-3721.
56. Jordan K. D.; Paddon-Row: M. N. J. Phys. Chem. 1992, 96, 1188-1196.
57. Liang C. X.; Newton, M. D. J. Phys. Chem. 1992, 96, 2855-2866.
58. Frisch, M. J.; Trucks, G. W.; Schlegel, H. B.; Gill, P. M. W.; Johnson, B. G.; Robb, M. A.; Cheeseman, J. R.; Keith, T.; Petersson, G. A.; Montgomery, J. A.; Raghavachari, K.; Al-Laham, M. A.; Zakrzewski, V. G.; Ortiz, J. V.; Foresman, J. B.; Cioslowski, J.; Stefanov, B. B.; Nanayakkara, A.; Challa- combe, M.; Peng, C. Y.; Ayala, P. Y.; Chen, W.; Wong, M. W.; Andres, J. L.; Replogle, E. S.; Gomperts, R.; Martin, R. L.; Fox, D. J.; Binkley, J. S.; Defrees, D. J.; Baker, J.; Stewart, 3. P.; Head-Gordon, M.; Gonzalez, C.; Pople, J. A. GAUSSIAN 94, Revision C.2; Gaussian, Inc.: Pittsburgh, PA, 1995.
59. Beratan, D. N.; Hopfield, J. J. J. Am. Chem. Soc. 1984, 106, 1584-1894.
60. Cave, R. J.; Baxter, D. V.; Goddard, W. A., III; Baldeschwieler, J. D. J. Chem. Phys. 1987, 87, 926-935.
61. Newton, M. D. Chem. Rev. 1991, 91, 767-792.
62. Rodriguez-Monge, L.; Larsson, S. J. Phys. Chem. 1996, 100, 6298-6303.
63. Ivashin, N.; Kallebring, B.; Larsson, S.; Hansson, O. J. Phys. Chem. B 1998, 102, 5017-5022.
64. Portis, A. M. Electromagnetic Fields; Wiley: New York, 1978.
65. Sitkoff, D.; Sharp, K. A.; Honig, B. J. Phys. Chem. 1994, 98, 1978-1988.
66. Liu, Y. P.; Newton, M. D. J. Phys. Chem. 1995, 99, 12382-12386.
67. Kurnikov, I. V.; Zusman, L. D.; Kurnikova, M. G.; Farid, R. S.; Beratan, D. N. J. Am. Chem. Soc. 1997, 119, 5690-5700.
68. Sharp, K. A. Biophys. J. 1998, 74, 1241-1250.
69. Kawatsu, T.; Kakitani, T.; Yamato, T. J. Phys. Chem. B 2002, 106, 11356-11366.
70. Lin, J.; Beratan, D. N. J. Phys. Chem. B 2004, 108, 5655-5661.
71. Liang, Z. X.; Kurnikov, I. V.; Nocek, J. M.; Mauk, A. G.; Beratan, D. N. ; Hoffman, B. M. J. Am. Chem. Soc. 2004, 126, 2785-2798.
72. Miller, N. E.; Wander, M. C.; Cave, R. J. J. Phys. Chem. A 1999, 103, 1084-1093.
73. Ponce; A.; Gray, H. B.; Winkler, J. R. J. Am. Chem. Soc. 2000, 122, 8187-8191.
74. Dreuw, A.; Head-Gonton, M. J. Am. Chem. Soc. 2004, 126, 4007-4016.
75. Bacon, A. D.; Zerner, M. C. Theor. Chim. Acta 1979, 53, 21-54.
76. Khoshtaria, D. E.; Wei, J.; Liu, H.; Yue H.; Waldeck, D. H. J. Am. Chem. Soc. 2003, 125, 7704-7714.
77. van Leeuwen, R.; Baerends, E. J. Phys. Rev. A 1994, 49, 2421-2431.
78. Wang, J.; Stuchebrukhov, A. Int. J. Quantum Chem. 2000, 80, 591-597.
79. Reimers, J. R.; Cai, Z. L.; Bilic, A.; Nush, N. S. Ann. N.Y. Acad. Sci. 2003, 1006, 235-251.
80. Kim, K.; Jordan, K. D.; Paddon-Row, M. N. J. Phys. Chem. 1994, 98, 11053-11058.