Simulation of electron transfer between cytochrome c 2 and the bacterial photosynthetic reaction center: Brownian dynamics analysis of the native proteins and double mutants

Journal of Physical Chemistry B

Volumn 109, Issue 15, 2005, Pages 7529-7534

  Lin, Jianping ^a   Beratan, David N ^a  

^a DUKE UNIVERSITY SCHOOL OF MEDICINE   (United States)

Author keywords

[No Author keywords available]

Indexed keywords

BROWNIAN DYNAMICS ANALYSIS; CYTOCHROME C2; ELECTRON-TRANSFER KINETICS; MUTANTS;

BACTERIA; BROWNIAN MOVEMENT; DIFFUSION; ELECTRONIC STRUCTURE; ELECTROSTATICS; IONIC STRENGTH; MUTAGENESIS; PHOTOSYNTHESIS; PROTEINS; RATE CONSTANTS;

ELECTRON TRANSITIONS;

CYTOCHROME; ION; PROTEIN;

ALGORITHM; ARTICLE; CHEMICAL MODEL; CHEMISTRY; DIFFUSION; ELECTRICITY; ELECTRON; LIGHT; METABOLISM; METHODOLOGY; MUTATION; NORMAL DISTRIBUTION; PHOTOSYNTHESIS; PHYSICAL CHEMISTRY; RHODOBACTER SPHAEROIDES; THERMODYNAMICS;

ALGORITHMS; CHEMISTRY, PHYSICAL; CYTOCHROMES; DIFFUSION; ELECTRONS; ELECTROSTATICS; IONS; LIGHT; MODELS, CHEMICAL; MUTATION; NORMAL DISTRIBUTION; PHOTOSYNTHETIC REACTION CENTER COMPLEX PROTEINS; PROTEINS; RHODOBACTER SPHAEROIDES; THERMODYNAMICS;

EID: 18144381219     PISSN: 15206106     EISSN: None     Source Type: Journal    
DOI: 10.1021/jp045417w     Document Type: Article

References (59)

1. Feher, G.; Allen, J. P.; Okamura, M. Y.; Rees, D. C. Nature (London) 1989, 339, 111.
2. Tiede, D.; Dutton, P. In The Photosynthetic Reaction Center; Deisenhofer, J.; Norris, J., Eds.; Academic Press: San Diego. 1993; p 258.
3. Prince, R. C.; Cogdell, R. J.; Crofts, A. R. Biochim. Biophys. Acta 1974, 347, 1.
4. Moser, C. C.; Dutton, P. L. Biochemistry 1988, 27, 2450.
5. Venturoli, G.; Mallardi, A.; Mathis, P. Biochemistry 1993, 32, 13245.
6. Tiede, D. M.; Vashista, A. C.; Gunner, M. R. Biochemistry 1993, 32, 4515.
7. Tetreault, M.; Rongey, S. H.; Feher, G.; Okamura, M. Y. Biochemistry 2001, 40, 8452.
8. Tetreault, M.; Cusanovich, M.; Meyer, T.; Axelrod, H.; Okamura, M. Y. Bichemistry 2002, 41, 5807.
9. Wachtveitl, J.; Farchaus, J. W.; Mathis, P.; Oesterhelt, D. Biochemistry 1993, 32, 10894.
10. Venturoli, G.; Drepper, F.; Williams, J. C.; Allen, J. P.; Lin, X.; Mathis, P. Biophys. J. 1998, 74, 3226.
11. Elcock, A. H.; Gabdoulline, R. R.; Wade, R. C.; McCammon, J. A. J. Mol. Biol. 1999, 291, 149.
12. Gabdoulline, R. R.; Wade, R. C. J. Mol. Biol. 2001, 306, 1139.
13. De Rienzo, F. D.; Gabdoulline, R. R.; Menriani, M. C.; De Benedetti, P. G.; Wade, R. C. Biophys. J. 2001, 81, 3090.
14. Northrup, S. H.; Reynolds, J. C. L.; Miller, C. M.; Forrest, K. J.; Boles, J. O. J. Am. Chem. Soc. 1986, 108, 8162.
15. Northrup, S. H.; Boles, J. O.; Reynolds, J. C. L. Science 1988, 241, 67.
16. Andrew, S. M.; Thomasson, K. A.; Northrup, S. H. J. Am. Chem. Soc. 1993, 115, 5516.
17. Northrop, S. H.; Herbert, R. G. Int. J. Quantum Chem. 1990, 17, 55.
18. Northrop, S. H.; Thomasson, K. A.; Miller, C. A. Biochemistry 1993, 32, 6613.
19. Kidd, R. D.; Baker, E. N.; Brittain, T. J. Biol. Inorg. Chem. 2002, 7, 23.
20. Liang, Z. X.; Kurnikov, I. V.; Nocek, J. M.; Mauk, A. G.; Beratan, D. N.; Hoffman, B. M. J. Am. Chem. Soc. 2003, 126, 2785.
21. Aquino, A. J. A.; Beroza, P.; Reagan, J.; Onuchic, J. N. Chem. Phys. Lett. 1997, 275, 181.
22. Aquino, A. J. A.; Beroza, P.; Beratan, D. N.; Onuchic, J. N. Chem. Phys. 1995, 197, 277.
23. Miyashita, O.; Okamura, M. Y.; Onuchic, J. N. J. Phys. Chem. 2003, 107, 1230.
24. Miyashita, O.; Onuchic, J. N.; Okamura, M. Y. Biochemistry 2003, 42, 11651.
25. (a) Miyashita, O.; Onuchic, J. N.; Okamura, M. Y. Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 2004, 101, 16174.
26. (b) Miyashita, O.; Okamura, M. Y.; Onuchic, J. N. Proc. Natl. Acad. Sci. U.SA. 2005, 102, 3558.
27. Autenrieth, F.; Tajkhorshid, E.; Schulten, K.; Luthey-Schulten, Z. J. Phys. Chem. B 2004, 108, 20376.
28. Wlodek, S. T.; Shen, T.; McCammon, J. A. Biopolymers 2000, 53, 265.
29. Wade, R. C.; Gabdoulline, R. R.; Lüdemann, S. K.; Lounnas, V. Proc. Natl. Acad Sci. U.SA. 1998, 95, 5942.
30. Ermak, D. L.; McCammon, J. A. J. Chem. Phys. 1978, 69, 1352.
31. Northrup, S. H.; Allison, S. A.; McCammon, J. A. J. Chem. Phys. 1984, 80, 1517.
32. Smoluchowski, M. V. Z. Phys. Chem. 1917, 92, 129.
33. Berman, H. M.; Westbrook, J.; Feng, Z.; Gilliland, G.; Weissig, H.; Shindyalov, I. N.; Bourne, P. E. Nucleic Acids Res. 2000, 28, 235.
34. Axelrod, H. L.; Abresch, E. C.; Okamura, M. Y.; Yeh, A. P.; Rees, D. C.; Feher, G. J. Mol. Biol. 2002, 379, 501.
35. Benning, M. M.; Wesenberg, G.; Caffrey, M. S.; Bartsch, R. G.; Meyer, T. E.; Cusanovich, M. A.; Rayment, I.; Holden, H. M. J. Mol. Biol. 1991, 220, 673.
36. SYBYL, version 6.5 (MTPS3 - IRIX 6.2); Tripos, Inc.: St. Louis, MO, 1998.
37. Northrup, S. H.; Boles, J. O.; Reynolds, J. C. L. J. Phys. Chem. 1987, 97, 5991.
38. Gabdoulline, R. R.; Wade, R. C. Methods 1998, 14, 329.
39. Matthew, J. B. Annu. Rev. Biophys. Biophys. Chem. 1985, 14, 387.
40. 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, L.; 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.11.3; Gaussian, Inc.: Pittsburgh, PA, 1998.
41. Briggs, J. M.; Madura, J. D.; Davis, M. E.; Gilson, M. K.; Antosiewicz, J.; Luty, B. A.; Wade, R. C.; Bagheri, B.; Ilin, A.; Tan, R. C.; McCammon, J. A. University of Houston Brownian Dynamics Program; University of Houston: Houston, TX, 1989.
42. Gabdoulline, R. R.; Wade, R. C. J. Phys. Chem. 1996, 100, 3868.
43. http://www.embl-heidelberg.de/ gabdoull/ecm/index.html.
44. Chirlain, L. E.; Francl, M. M. J. Comput. Chem. 1987, 6, 894.
45. http://www.embl-heidelberg.de/ gabdoull/sda/sda.html# desolvg.
46. Gray, H. B.; Malmström, B. G. Biochemistry 1989, 28, 7499.
47. Lin, X.; Williams, J. C.; Allen, J. P.; Mathis, P. Biochemistry 1994, 33, 13517.
48. Hopfield, J. J. Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 1974, 75, 155.
49. Skourtis, S. S.; Beratan, D. N. Adv. Chem. Phys. 1999, 106, 377.
50. Tezcan, F. A.; Crane, B. R.; Winkler, J. R.; Gray, H. B. Proc. Natl. Acad. Sci. U.SA. 2001, 98, 5002.
51. Ke, B.; Chaney, T. H.; Reed, D. W. Biochim. Biophys. Acta 1970, 216, 373.
52. Gabdoulline, R. R.; Wade, R. C. Curr. Opin. Struct. Biol. 2002, 12, 204.
53. Camacho, C. J.; Vajda, S. Curr. Opin. Struct. Biol. 2002, 12, 36.
54. Beratan, D. N.; Betts, J. N.; Onuchic, J. N. Science 1991, 252, 1285.
55. Beratan, D. N.; Onuchic, J. N.; Hopfield, J. J. J. Chem. Phys. 1987, 86, 4488.
56. Onuchic, J. N.; Beratan, D. N. J. Chem. Phys. 1990, 92, 722.
57. Kurnikov, I. V.; Beratan, D. N. J. Chem. Phys. 1996, 105, 9561.
58. Bendall, D. S. In Protein Electron Transfer, Bendall, D. S., Ed.; Bios Scientific Publishers: Cambridge, U.K., 1996; p 43.
59. Davidson, V. L. Acc. Chem. Res. 2000, 33, 87.