Solvent effects on the vibrational activity and photodynamics of the green fluorescent protein chromophore: A quantum-chemical study

Journal of the American Chemical Society

Volumn 127, Issue 11, 2005, Pages 3952-3963

  Altoe, Piero ^a   Bernardi, Fernando ^a   Garavelli, Marco ^a   Orlandi, Giorgio ^a,b   Negri, Fabrizia ^a,b  

^a UNIVERSITY OF BOLOGNA   (Italy)

^b INSTM   (Italy)

Author keywords

[No Author keywords available]

Indexed keywords

CHROMOPHORES; ELECTROSTATICS; FLUORESCENCE; GROUND STATE; RAMAN SCATTERING; RESONANCE; SOLVENTS;

FLUORESCENT PROTEINS; PHOTODYNAMICS; QUANTUM-CHEMICAL CALCULATIONS; VIBRATIONAL ACTIVITIES;

PROTEINS;

4' HYDROXYBENZYLIDENE 2,3 DIMETHYLIMIDAZOLINONE; GREEN FLUORESCENT PROTEIN; IMIDAZOLINE DERIVATIVE; SOLVENT; UNCLASSIFIED DRUG;

ARTICLE; CALCULATION; CHROMATOPHORE; COVALENT BOND; FLUORESCENCE; GAS; MODEL; PHOTODYNAMICS; QUANTUM CHEMISTRY; RAMAN SPECTROMETRY; ROTATION; SOLVATION; STEREOCHEMISTRY; VACUUM; VIBRATION;

GREEN FLUORESCENT PROTEINS; IMIDAZOLES; MODELS, MOLECULAR; PHOTOCHEMISTRY; QUANTUM THEORY; SOLUTIONS; SPECTRUM ANALYSIS, RAMAN; THERMODYNAMICS; VACUUM;

EID: 15744371638     PISSN: 00027863     EISSN: None     Source Type: Journal    
DOI: 10.1021/ja0451517     Document Type: Article

References (36)

1. Tsien, R. Y. Annu. Rev. Biochem. 1998, 67, 509-544.
2. Ormo, M.; Cubitt, A. B.; Kallio, K.; Gross, L. A.; Tsien, R. Y.; Remington, S. J. Science 1996, 273, 1392-1395.
3. Chattoraj, M.; King, B. A.; Bublitz, G. U.; Boxer, S. G. Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 1996, 93, 8362-8367.
4. Bell, A. F.; He, X.; Wachter, R. M.; Tonge, P. J. Biochemistry 2000, 39, 4423-4431.
5. He, X. A.; Bell, A. F.; Tonge, P. J. J. Phys. Chem. B 2002, 106, 6056-6066.
6. Schellenberg, P.; Johnson, E.; Esposito, A. P.; Reid, P. J.; Parson, W. W. J. Phys. Chem. B 2001, 105, 5316-5322.
7. Bell, A. F.; Stoner-Ma, D.; Wachter, R. M.; Tonge, P. J. J. Am. Chem. Soc. 2003, 125, 6919-6926.
8. Niwa, H.; Inouye, S.; Hirano, T.; Matsuno, T.; Kojima, S.; Kubota, M.; Ohashi, M.; Tsuji, F. I. Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 1996, 93, 13617-13622.
9. Litvinenko, K. L.; Webber, N. M.; Meech, S. R. Chem. Phys. Lett. 2001, 346, 47-53.
10. Webber, N. M.; Litvinenko, K. L.; Meech, S. R. J. Phys. Chem. B 2001, 105, 8036-8039.
11. Mandal, D.; Tahara, T.; Webber, N. M.; Meech, S. R. Chem. Phys. Lett. 2002, 358, 495-501.
12. Litvinenko, K. L.; Webber, N. M.; Meech, S. R. J. Phys. Chem. A 2003, 107, 2616-2623.
13. Mandai, D.; Tahara, T.; Meech, S. R. J. Phys. Chem. B 2004, 108, 1102-1108.
14. Weber, W.; Helms, V.; McCammon, J. A.; Langhoff, P. W. Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 1999, 96, 6177-6182.
15. Martin, M. E.; Negri, F.; Olivucci, M. J. Am. Chem. Soc. 2004, 126, 5452-5464.
16. Toniolo, A.; Granucci, G.; Martinez, T. J. J. Phys. Chem. A 2003, 107, 3822-3830.
17. Toniolo, A.; Olsen, S.; Manohar, L.; Martinez, T. J. Faraday Discuss. 2004, 127, 147-163.
18. Tozzini, V.; Nifosi, R. J. Phys. Chem. B 2001, 105, 5797-5803.
19. Esposito, A. P.; Schellenberg, P.; Parson, W. W.; Reid, P. J. J. Mol. Struct. 2001, 569, 25-41.
20. Cinelli, R. A. G.; Tozzini, V.; Pellegrini, V.; Beltram, F.; Cerullo, G.; Zavelani-Rossi, M.; De Silvestri, S.; Tyagi, M.; Giacca, M. Phys. Rev. Lett. 2001, 86, 3439-3442.
21. Abbotto, A.; Beverina, L.; Bradamante, S.; Facchetti, A.; Klein, C.; Pagani, G. A.; Redi-Abshiro, M.; Wortmann, R. Chem.-Eur. J. 2003, 9, 1991-2007.
22. Cossi, M.; Barone, V.; Cammi, R.; Tomasi, J. Chem. Phys. Lett. 1996, 255, 327-335.
23. Mennucci, B.; Tomasi, J. J. Chem. Phys. 1997, 106, 5151-5158.
24. Tomasi, J.; Cammi, R.; Mennucci, B.; Cappelli, C.; Corni, S. Phys. Chem. Chem. Phys. 2002, 4, 5697-5712.
25. Frisch, M. J.; Trucks, G. W.; Schlegel, H. B.; Scuseria, G. E.; Robb, M. A.; Cheeseman, J. R.; Zakrzewski, V. G.; Montgomery, J. A., Jr.; 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.; Malick, D. K.; Rabuck, A. D.; Raghavachari, K.; Foresman, J. B.; Cioslowski, J.; Ortiz, J. V.; 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.; Gonzalez, C.; Challacombe, M.; Gill, P. M. W.; Johnson, B. G.; Chen, W.; Wong, M. W.; Andres, J. L.; Head-Gordon, M.; Replogle, E. S.; Pople, J. A. Gaussian 98, revision A.6; Gaussian, Inc.: Pittsburgh, PA, 1998.
26. Frisch, M. J.; Trucks, G. W.; Schlegel, H. B.; Scuseria, G. E.; Robb, M. A.; Cheeseman, J. R.; Montgomery, J. A., Jr.; 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.; Petersson, 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.; Austin, A. J.; Cammi, R.; Pomelli, C.; Ochterski, J. W.; Ayala, P. Y.; Morokuma, K.; Voth, G. A.; 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.; Keith, 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 03, revision B.01; Gaussian, Inc.; Pittsburgh, PA, 2003.
27. Negri, F.; Orlandi, G. J. Photochem. Photobiol., A 1997, 105, 209-216.
28. Negri, F.; Orlandi, G. J. Chem. Phys. 1995, 103, 2412-2419.
29. Andersson, K.; Blomberg, M. R. A.; Fülscher, M. P.; Karlström, G.; Lindh, R.; Malmqvist, P.-Å.; Neogra'dy, P.; Olsen, J.; Roos, B. O.; Sadlej, A. J.; Schütz, M.; Seijo, L.; Serrano-Andre's, L.; Siegbahn, P. E. M.; Widmark, P.-O. Molcas 5.0; Lund University: Lund, Sweden, 1999.
30. Negri, F.; Zgierski, M. Z. J. Chem. Phys. 1992, 97, 7124-7136.
31. Negri, F.; Zgierski, M. Z. J. Chem. Phys. 1993, 99, 4318-4326.
32. Bublitz, G.; King, B. A.; Boxer, S. G. J. Am. Chem. Soc. 1998, 120, 9370-9371.
33. The lowest energy conical intersection (CI) structure of the HT conformation was not determined because of problems in the Cl algorithm in the presence of PCM corrections.
34. The conical intersection structure could not be determined for the same reason as that indicated in ref 33.
35. He, X.; Bell, A. F.; Tonge, P. J. FEBS Lett. 2003, 549, 35-38.
36. Brejc, K.; Sixma, T. K.; Kitts, P. A.; Kain, S. R.; Tsien, R. Y.; Ormo, M.; Remington, S. J. Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 1997, 94, 2306-2311.