Quantitative Prediction of Fluorescence Quantum Yields for Tryptophan in Proteins

Journal of Physical Chemistry B

Volumn 108, Issue 14, 2004, Pages 4248-4259

  Callis, Patrik R ^a   Liu, Tiqing ^a  

^a MONTANA STATE UNIVERSITY   (United States)

Author keywords

[No Author keywords available]

Indexed keywords

CHARGE TRANSFER; COMPUTER SIMULATION; EIGENVALUES AND EIGENFUNCTIONS; ELECTRIC FIELD EFFECTS; ELECTRON TRANSITIONS; ENERGY GAP; FLUORESCENCE; GROUND STATE; MOLECULAR DYNAMICS; QUANTUM THEORY;

COUPLING CONSTANTS; LIGANDS; PROTON TRANSFER; SUBSTRATE UNFOLDING;

PROTEINS;

EID: 2342442964     PISSN: 15206106     EISSN: None     Source Type: Journal    
DOI: 10.1021/jp0310551     Document Type: Article

References (113)

1. Eftink, M. R. Methods Biochem. Anal. 1991, 55, 127-205.
2. Meech, S. R.; Lee, A.; Phillips, D. Chem. Phys. 1983, 80, 317-28.
3. Beechem, J. M.; Brand, L. Annu. Rev.Biochem. 1985, 54, 43-71.
4. Demchenko, A. P. Ultraviolet Spectroscopy of Proteins; Springer-Verlag: New York, 1986; Vol. 1.
5. Lakowicz, J. Principles of Fluorescence Spectroscopy, 2nd ed.; Plenum: New York, 1999.
6. Ervin, J.; Sabelko, J.; Gruebele, M. J. Photochem. Photobiol B 2000, 54, 1-15.
7. Qiu, L.; Pabit, S. A.; Roitberg, A. E.; Hagen, S. J. J. Am. Chem. Soc. 2002, 124, 12952-3.
8. Bushueva, T. L.; Busel, E. P.; Burstein, E. A. Stud. Biophys.(Berlin) 1975, 52, 41-52.
9. Nakanishi, M.; Tsuboi, M. Chem. Phys. Lett. 1978, 57, 262-4.
10. Shizuka, H.; Serizawa, M.; Kobayashi, H.; Kameta, K.; Sugiyama, H.; Matsuura, T.; Saito, I. J. Am. Chem. Soc. 1988, 110, 1726-32.
11. Eftink, M. R.; Jia, Y.; Hu, D.; Ghiron, C. A. J. Phys. Chem. 1995, 99, 9, 5713-23.
12. Yu, H. T.; Colucci, W. J.; McLaughlin, M. L.; Barkley, M. D. J. Am. Chem. Soc. 1992, 114, 8449-54.
13. Chen, Y.; Barkley, M. D. Biochemistry 1998, 37, 9976-82.
14. Steiner, R. F.; Kirby, E. P. J. Phys. Chem. 1969, 73, 4130-5.
15. Froehlich, P. M.; Nelson, K. J. Phys. Chem. 1978, 82, 2401-3.
16. Chen, Y.; Liu, B.; Yu, H.-T.; Barkley, M. D. J. Am. Chem. Soc. 1996, 118, 9271-8.
17. Hudson, B. S.; Huston, J. M.; Soto-Campos, G. J. Phys. Chem. A 1999, 103, 2227-34.
18. Bajzer, Z.; Prendergast, F. G. Biophys. J. 1993, 65, 2313-23.
19. Petrich, J. W.; Chang, M. C.; McDonald, D. B.; Fleming, G. R. J. Am. Chem. Soc. 1983, 105, 3824-32.
20. Chang, M. C.; Petrich, J. W.; McDonald, D. B.; Fleming, G. R. J. Am. Chem. Soc. 1983, 105, 3819-24.
21. Bent, D. V.; Hayon, E. J. Am. Chem. Soc. 1975, 97, 2612-9.
22. Cowgill, R. W. Arch. Biochm. Biophys. 1963, 100, 36-44.
23. Feitelson, J. Israel J. Chem. 1970, 8, 241-52.
24. Privat, J.-P.; Wahl, P.; Auchet, J.-C. Biophys. Chem. 1979, 9, 223-33.
25. Colucci, W. J.; Tilstra, L.; Sattler, M. C.; Fronczek, F. R.; Barkley, M. D. J. Am. Chem. Soc. 1990, 112, 9182-90.
26. Ababou, A.; Bombarda, E. Protein Sci. 2001, 10, 2102-13.
27. Sillen, A.; Hennecke, J.; Roethlisberger, D.; Glockshuber, R.; Engelborghs, Y. Proteins Struct., Funct., Genet. 1999, 37, 253-63.
28. Sillen, A.; Diaz, J. F.; Engelborghs, Y. Protein Sci. 2000, 9, 158-69.
29. Adams, P. D.; Chen, Y.; Ma, K.; Zagorski, M. G.; Sonnichsen, F. D.; McLaughlin, M. L.; Barkley, M. D. J. Am. Chem. Soc. 2002, 124, 9278-86.
30. Hellings, M.; DeMaeyer, M.; Verheyden, S.; Hao, Q.; VanDamme, E. J. M.; Peumans, W. J.; Engelborghs, Y. Biophys. J. 2003, 85, 1894-902.
31. Beratan, D. N.; Betts, J. N.; Onuchic, J. N. Science 1991, 252, 1285-8.
32. Gray, H. B.; Winkler, J. R. Annu. Rev. Biochem. 1996, 65, 561.
33. Beratan, D. N.; Betts, J. N.; Onuchic, J. N. J. Phys. Chem. 1992, 96, 2852-955.
34. Marcus, R. A. J. Chem. Phys. 1955, 24, 966-78.
35. Tachiya, M. J. Phys. Chem. 1993, 97, 5911-6.
36. Matyushov, D. V.; Voth, G. A. J. Chem. Phys. 2000, 113, 5413-24.
37. Bixon, M.; Jortner, J. Adv. Chem. Phys. 1999, 106, 35-202.
38. Vivian, J. T.; Callis, P. R. Biophys. J. 2001, 80, 2093-109.
39. Callis, P. R.; Burgess, B. K. J. Phys, Chem. 1997, 101, 9429-32.
40. Callis, P. R.; Vivian, J. T. Chem. Phys. Lett. 2003, 369, 409-14.
41. Ridley, J.; Zerner, M. Theor. Chim. Acta (Berlin) 1973, 32, 111-34.
42. Theiste, D.; Callis, P. R.; Woody, R. W. J. Am. Chem. Soc. 1991, 113, 3, 3260-7.
43. Sreerama, N.; Woody, R. W.; Callis, P. R. J. Phys. Chem. 1994, 98, 10397-407.
44. Li, J.; Williams, B.; Cramer, C. J.; Truhlar, D. G. J. Phys. Chem. 1999, 110, 724-33.
45. MacKerell, A. D., Jr.; Bashford, D.; Bellott, M.; et al. J. Phys. Chem. B 1998, 702, 3586-616.
46. Ryckaert, J. P.; Cicotti, G.; Berendsen, H. J. C. J. Comput. Phys. 1977, 23, 327-41.
47. Short, K. W.; Callis, P. R. J. Chem. Phys. 2000, 113, 5235-44.
48. Fender, B. J.; Short, K. W.; Hahn, D. K.; Callis, P. R. Int. J. Quantum Chem. 1998.
49. Callis, P. R.; Vivian, J. T.; Slater, L. S. Chem. Phys. Lett. 1995, 244, 53-8.
50. 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.11.3; Gaussian, Inc.; Pittsburgh, PA, 1998.
51. MOLCAS5.4 Andersson, K.; Barysz, M.; Bernhardsson, A.; Blomberg, M. R. A.; Cooper, D. L.; Fülscher, M. P.; de Graaf, C.; Hess, B. A.; Karlström, G.; Lindh, R.; Malmqvist, P.-Å.; Nakajima, T.; Neogrády, P.; Olsen, J.; Roos, B. O.; Schimmelpfennig, B.; Schütz, M.; Seijo, L.; Serrano-Andrés, L.; Siegbahn, P. E. M.; Stålring, J.; Thorsteinsson, T.; Veryazov, V.; Widmark, P.-O. Lund University; Lund, Sweden, 2002.
52. Serrano-Andres, L.; Roos, B. O. J. Am. Chem. Soc. 1996, 118, 185-95.
53. Serrano-Andres, L.; Fulscher, M. P. J. Am. Chem. Soc. 1998, 120, 10912-20.
54. Callis, P. R. Int. J. Quantum. Chem. 1984, 575, 579-88.
55. Callis, P. R. J. Chem. Phys. 1991, 95, 4230-40.
56. Rehms, A. A.; Callis, P. R. Chem. Phys. Lett. 1987, 140, 83-9.
57. Callis, P. R.; Rehms, A. A. Chem. Phys. Lett. 1993, 205, 276-82.
58. Eftink, M. R.; Selvidge, L. A.; Callis, P. R.; Rehms, A. A. J. Phys. Chem. 1990, 94, 3469-79.
59. Sammeth, D. M.; Siewert, S. S.; Spangler, L. H.; Callis, P. R. Chem. Phys. Lett. 1992, 193, 532-8.
60. Sammeth, D. M.; Yan, S.; Spangler, L. H.; Callis, P. R. J. Phys. Chem. 1990, 94, 7340-2.
61. Fender, B. J.; Sammeth, D. M.; Callis, P. R. Chem. Phys. Lett. 1995, 239, 31-7.
62. Fender, B. J.; Callis, P. R. Chem. Phys. Lett. 1996, 262, 343-8.
63. Callis, P. R. Methods Enzymol. 1997, 275, 113-50.
64. Muino, P. L.; Callis, P. R. J. Chem. Phys. 1994, 100, 4093-109.
65. Ilich, P.; Haydock, C.; Prendergast, F. G. Chem. Phys. Lett. 1989, 158, 129-34.
66. Simonson, T.; Wong, C. F.; Bruenger, A. T. J. Phys. Chem. A 1997, 101, 1935-45.
67. Strickland, E. H.; Horwitz, J.; Billups, C. Biochemistry 1970, 9, 4914-20.
68. Bickel, G. A.; Demmer, D. R.; Outhouse, E. A.; Wallace, S. C. J. Chem. Phys. 1989, 91, 6013-9.
69. Sobolewski, A.; Domcke, W. Phys. Chem. 2003.
70. Loring, R. A. J. Phys. Chem. 1990, 94, 513-5.
71. Jimenez, R.; Fleming, G. R.; Kumar, P. V.; Maroncelli, M. Nature 1994, 369, 471-3.
72. Hopfield, J. J. Proc. Natl. Acad. Sci, U.S.A. 1974, 71, 3640-4.
73. Fõrster, Th. Discuss. Faraday Soc 1959, 27, 7.
74. Fõrster, Th. Chem. Phys. Lett. 1971, 12, 422-4.
75. Kestner, N.R.; Logan, J.; Jortner, J.J. Phys. Chem. 1974, 78, 2148-66.
76. Marcus, R.A.; Sutin, N. Biochim. Biophys. Acta 1985, 811, 265-322.
77. Barzykin, A.V.; Frantsuzov, P.A.; Seki, K.; Tachiya, M. Adv. Chem. Phys. 2002, 123, 511-616.
78. Daizadeh, I.; Medvedev, E. S.; Stuchebrukhov, A. A. Proc. Natl. Acad. Sci, U.S.A. 2003, 94, 3703-8.
79. Shinitzky, M.; Fridkin, M. Eur. J. Biochem. 1969, 9, 176-81.
80. Bushueva, T. L.; Busel, E. P.; Bushuev, V. N.; Burstein, E. A. Stud. Biophys. (Berlin) 1974, 44, 129-39.
81. De-Beuckeleer, K.; Volckaert, G.; Engelborghs, Y. Proteins 1999, 36, 42-53.
82. Van Gilst, M.; Hudson, B. S. Biophys. Chem. 1996, 63, 17-25.
83. Warshel, A. J. Phys. Chem. 1982, 86, 2218-24.
84. Carter, E.; Hynes, J. T. J. Chem. Phys. 1991, 94, 5961-79.
85. Gehlen, J. N.; Marchi, M.; Chandler, D. Science 1994, 263, 499-502.
86. Cowgill, R. W. Biochim. Biophys. Acta 1967, 133, 6-18.
87. Muino, P. L. Callis, P. R. Solvent effects on fluorescence quantum yields of tryptophan derivatives. Manuscript in preparation, 2004.
88. Cowgill, R. W. Biochim. Biophys. Acta 1970, 200, 18-25.
89. Ricci, R. W.; Nesta, J. M. J. Phys. Chem. 1976, 80, 974-80.
90. Hennecke, J.; Sillen, A.; Huber, W. M.; Engelborghs, Y. Biochemistry 1997, 36, 6391-400.
91. Donzel, B.; Gaudechon, P.; Wahl, P. J. Am. Chem. Soc. 1974, 96, 801-8.
92. Fleming, G. R.; Morris, J. M.; Robbins, R. J.; Woolfe, G. J.; Thistlethwaite, P. J.; Robinson, G. W. Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 1978, 75, 4652-6.
93. Szabo, A. G.; Rayner, D. M. J. Am. Chem. Soc. 1980, 102, 554-63.
94. Engh, R. A.; Chen, L. X. Q.; Fleming, G. R. Chem. Phys. Lett. 1986, 126, 365-72.
95. Dahms, T. E. S.; Willis, K. J.; Szabo, A. G. J. Am. Chem. Soc. 1995, 117, 2321-6.
96. Creed, D. Photochem. Photobiol. 1984, 39, 537-62.
97. Petrich, J. W.; Longworth, J. W.; Fleming, G. R. Biochemistry 1987, 26, 2711-34.
98. Supkowski, R. M.; Bolender, J. P.; Smith, W. D.; Reynolds, L. E. L.; Horrocks, W. D. Coord. Chem. Rev. 1999, 185, 307-19.
99. Miller, J. R.; Peoples, J. A.; Schmitt, M. J.; Closs, G. L. J. Am. Chem. Soc. 1982, 104, 6488-93.
100. Cho, M.; Fleming, G. R. Adv. Chem. Phys. 1999, 107, 311-70.
101. Lukomska, J.; Rzeska, A.; Malicka, J.; Wiczk, W. J. Photochem. Photobiol. A: Chem. 2001, 143, 135-9.
102. Mataga, N.; Chosrowjan, H.; Shibata, Y.; Tanaka, F.; Nishina, Y.; Shiga, K. J. Phys. Chem. B 2000, 104, 10667-77.
103. Yang, H.; Luo, G.; Karnchanaphanurach, P.; Louie, T.-M.; Rech, I.; Cova, S.; Xun, L.; Xie, X. S. Science 2003, 302, 262-6.
104. Weisenborn, P. C. M.; Meder, H.; Egmond, M. R.; Visser, T. J. W. G.; van Hoek, A. Biophys. Chem. 1996, 58, 281-8.
105. Nanda, V.; Liang, S. M.; Brand, L. Biochem. Biophys. Res. Commun. 2000, 279, 770-8.
106. Subramaniam, V.; Jovin, T. M.; Rivera-Pomar, R. V. J. Biol. Chem. 2001, 276, 21506-11.
107. Suwaiyan, A.; Klein, U. K. A. Chem. Phys. Lett. 1989, 159, 244-50.
108. Van Duuren, B. L. J. Org. Chem. 1961, 26, 2954-60.
109. Muino, P. L. Callis, P. R. Biophys. J. 2003, 84, 289a.
110. Sobolewski, A. L.; Domcke, W.; Dedonder-Lardeux, C.; Jouvet, C. Phys. Chem. Chem. Phys. 2002, 2, 1093-100.
111. Harris, D. L.; Hudson, B. S. Chem. Phys. 1991, 158, 353-82.
112. Gastmans, M.; Volckaert, G.; Engelborghs, Y. Proteins June 1999, 35, 464-74.
113. Egan, D. A.; Logan, T. M.; Liang, H.; Matayoshi, E.; Fesik, S. W.; Holzman, T. F. Biochemistry 1993, 32, 1920-7.