Interference, fluctuation, and alternation of electron tunneling in protein media. 2. Non-condon theory for the energy gap dependence of electron transfer rate

Journal of Physical Chemistry B

Volumn 109, Issue 32, 2005, Pages 15621-15635

  Nishioka, Hirotaka ^a   Kimura, Akihiro ^a   Yamato, Takahisa ^a   Kawatsu, Tsutomu ^b   Kakitani, Toshiaki ^c  

^a NAGOYA UNIVERSITY   (Japan)

^b DUKE UNIVERSITY   (United States)

^c MEIJO UNIVERSITY   (Japan)

Author keywords

[No Author keywords available]

Indexed keywords

MOLECULAR DYNAMIC SIMULATIONS; POWER SPECTRUM; PROTEIN MEDIUM; QUANTUM TRANSITION RATE;

COMPUTER SIMULATION; ELASTIC MODULI; ELECTRON TRANSITIONS; ENERGY GAP; MATHEMATICAL TECHNIQUES; MOLECULAR DYNAMICS; QUANTUM THEORY;

ELECTRON TUNNELING;

BACTERIAL PROTEIN;

ARTICLE; CHEMICAL MODEL; CHEMICAL STRUCTURE; CHEMISTRY; COMPUTER SIMULATION; ELECTRON; PROTEIN TERTIARY STRUCTURE; RHODOBACTER SPHAEROIDES;

BACTERIAL PROTEINS; COMPUTER SIMULATION; ELECTRONS; MODELS, CHEMICAL; MODELS, MOLECULAR; PROTEIN STRUCTURE, TERTIARY; RHODOBACTER SPHAEROIDES;

EID: 24644468183     PISSN: 15206106     EISSN: None     Source Type: Journal    
DOI: 10.1021/jp051606i     Document Type: Article

References (75)

1. Marcus, R. A.; Sutin, N. Biochim. Biophys. Acta 1985, 811, 265.
2. Moser, C. C.; Keske, J. M.; Warnucke, K.; Farid, R. S.; Dutton, P. L. Nature 1992, 355, 796.
3. McCornell, H. M. J. Chem. Phys. 1961, 35, 508.
4. Beratan, D. N.; Onuchic, J. N.; Hopfield, J. J. J. Chem. Phys. 1987, 86, 4488.
5. Onuchic, J. N.; Beratan, D. N.; Winkler, J. R.; Gray, H. B. Annu. Rev. Biophys. Biomol. Struct. 1992, 21, 349.
6. Regan, J. J.; Bilio, A. J. D.; Langen, R.; Skov, L. K.; Winkler, J. R.; Gray, H. B.; Onuchic, J. N. Chem. Biol. 1995, 2, 489.
7. de Andrade, P. C. P.; Onuchic, J. N. J. Chem. Phys. 1998, 108, 4249.
8. Wuttke, D. S.; Bjerrum, J. H.; Winkler, J. R.; Gray, H. B. Science 1992, 256, 1007.
9. Curry, W. B.; Grabe, M. D.; Kurnikov, I. V.; Skourtis, S. S.; Beratan, D. N.; Regan, J. J.; Aquino, A. J. A.; Beroza, P.; Onuchic, J. N. J. Bioenerg. Biomembr. 1995, 27, 285.
10. Kestner, N.; Logan, J. Jortner, J. J. Phys. Chem. 1974, 78, 2148.
11. Daizadeh, I.; Medvedev, E. S.; Stuchebrukhov, A. A. Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 1997, 94, 3703.
12. Antony, J.; Medvedev, D. M.; Stuchebrukhov, A. A. J. Am. Chem. Soc. 2000, 122, 1057.
13. Balabin, I. A.; Onuchic, J. N. Science 2000, 290, 114.
14. Xie, Q.; Archontis, G.; Skourtis, S. S. Chem. Phys. Lett. 1997, 312, 237.
15. Kawatsu, T.; Kakitani, T.; Yamato, T. J. Phys. Chem. B 2002, 106, 11356.
16. Kobayashi, C.; Baldridge, K.; Onuchic, J. N. J. Chem. Phys. 2003, 119, 3550.
17. Tan, M.-L.; Balabin, I. A.; Onuchic, J. N. Biophys. J. 2004, 86, 1813.
18. Nishioka, H.; Kimura, A.; Yamato, T.; Kawatsu, T.; Kakitani, T. J. Phys. Chem. B 2005, 109, 1978.
19. Skourtis, S. S.; Balabin, I. A.; Kawatsu, T.; Beratan, D. N. Proc. Natl. Acad. Sci. U. S. A. 2005, 102, 3552.
20. Prytkova, T. R.; Kurnikov, I. V.; Beratan, D. N. J. Phys. Chem. B 2005, 109, 1618.
21. Ratner, M. A. Proc. Natl. Acad. Sci. U. S. A. 2001, 98, 387.
22. Berlin, Y. A.; Burin, A. L.; Siebbeles, L. D. A.; Ratner, M. A. J. Phys. Chem. A 2001, 105, 5666.
23. Tang, J. J. Chem. Phys. 1993, 98, 6263.
24. Goychuk, I. A.; Petrov, E. G.; May, V. J. Chem. Phys. 1995, 103, 4937.
25. Medvedev, E. S.; Stuchebrukhov, A. A. J. Chem. Phys. 1997, 107, 3821.
26. Bixon, M.; Jortner, J. Russ. J. Electrochem. 2003, 39, 3.
27. Troisi, A.; Nitzan, A.; Ratner, M. A. J. Chem. Phys. 2003, 119, 5782.
28. Troisi, A.; Ratner, M. A.; Zimmt, M. B. J. Am. Chem. Soc. 2004, 126, 2215.
29. Neria, E.; Nitzan, A.; Barnett, R. N.; Landman, U. Phys. Rev. Lett. 1991, 67, 1011.
30. Neria, E.; Nitzan, A. J. Chem. Phys. 1993, 99, 1109.
31. Schwartz, B. J.; Bittner, E. R.; Prezhdo O. V.; Rossky, P. J. J. Chem. Phys. 1996, 104, 5942.
32. Prezhdo O. V.; Rossky, P. J. J. Chem. Phys. 1997, 107, 5863.
33. Heller, E. J. J. Chem. Phys. 1975, 62, 1544.
34. Heller, E. J. J. Chem. Phys. 1976, 64, 63.
35. Heller, E. J. J. Chem. Phys. 1981, 75, 2923.
36. Oxtoby, D. W. Adv. Chem. Phys. 1981, 47, 487.
37. Kakitani, T.; Mataga, N. Chem. Phys. 1985, 93, 381.
38. Stowell, M. H. B.; McPhillips, T. M.; Rees, D. C.; Soltis S. M.; Abresch, E.; Feher G. Science 1997, 276, 812.
39. Morikami, K.; Nakai, T.; Kidera, A.; Saito, M.; Nakamura, H. Comput. Chem. 1992, 16, 243. PRESTO (A vectorized molecular mechanics program for biopolymers).
40. Cornell, W. D.; Cieplak, P.; Bayly, C. I.; Gould, I. R.; Merz, K. M., Jr.; Ferguson, D. M.; Spellmeyer, D. C.; Fox, T.; Caldwell, J. W.; Kollman, P. A. J. Am. Chem. Soc. 1995, 117, 5179.
41. Saito, M. Mol. Simul. 1992, 8, 321.
42. Ryckaert, J. P.; Ciccotti, G.; Berendsen, H. J. C. J. Comput. Phys. 1977, 23, 327.
43. Howell, J.; Rossi, A.; Wallace, D.; Haraki, K.; Hoffmann, R. QCPE 1977, 11, 344. FORTICON8 (Extended Hückel method program).
44. Kincaid, D. R.; Respess, J. R.; Young, D. M.; Grimes, R. G. ITPACK 2C; University of Texas: Austin, TX, 1999 (a Fortran package for solving large sparse linear systems by adaptive accelerated iterative methods).
45. Stewart, J. J. P. J. Comput. Chem. 1989, 10, 209.
46. 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.; 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.; Challacombe, 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. Gaussian98, revision A.9; Gaussian, Inc.: Pittsburgh, PA, 1998.
47. Kawatsu, T.; Kakitani, T.; Yamato T. Inorg. Chim. Acta 2000, 300-302, 862.
48. Kawatsu, T.; Kakitani, T.; Yamato T. J. Phys. Chem. B 2001, 105, 4424.
49. Kawatsu, T.; Kakitani, T.; Yamato, T. J. Phys. Chem. B 2002, 106, 5068.
50. Gunner, M. R.; Dutton, P. L. J. Am. Chem. Soc. 1989, 111, 3400.
51. Kubo, R.; Toda, M.; Hashitsume, N. Statistical Physics. II. Nonequilibrium Statistical Mechanics, 2nd ed.; Springer: Heidelberg, 1995.
52. Medvedev, E. S.; Stuchebrukhov, A. A. Pure Appl. Chem. 1998, 70, 2201.
53. Medvedev, E. S.; Stuchebrukhov, A. A. Chem. Phys. 2004, 296, 181.
54. Rehm, D.; Weller, A. Isr. J. Chem. 1970, 8, 259.
55. Kakitani, T.; Mataga, N. J. Phys. Chem. 1985, 59, 8.
56. Kakitani, T.; Mataga, N. J. Phys. Chem. 1986, 90, 993.
57. Kakitani, T.; Mataga, N. J. Phys. Chem. 1987, 91, 6277.
58. Yoshimori, A.; Kakitani, T.; Enomoto, Y.; Mataga, N. J. Phys. Chem. 1989, 93, 8316.
59. Marcus, R. A. J. Phys. Chem. 1989, 93, 3078.
60. Kuharski, R. A.; Bader, J. S.; Chandler, D.; Sprik, M.; Klein, M. L.; Impey, R. W. J. Chem. Phys. 1988, 89, 3248.
61. Hwang, J.-K.; Warshel, A. J. Am. Chem. Soc. 1987, 109, 715.
62. King, G.; Warshel, A. J. Chem. Phys. 1990, 93, 8682.
63. Kakitani, T.; Yoshimori, A.; Mataga, N. Electron Transfer in Inorganic, Organic and Biological Systems; Bolton, J., et al., Eds.; Advances in Chemistry Series; American Chemical Society: Washington, DC, 1991; Chapter 4.
64. Ulstrup, J.; Jortner, J. J. Chem. Phys. 1975, 63, 4358.
65. Miller, J. R.; Calcaterra, L. T.; Closs, G. L. J. Am. Chem. Soc. 1984, 106, 3047.
66. Closs, G. L.; Miller, J. R. Science 1988, 240, 440.
67. Kakitani, T.; Yoshimori, A.; Mataga, N. J. Phys. Chem. 1992, 96, 5385.
68. Tachiya, M.; Murata, S. J. Phys. Chem. 1992, 96, 8441.
69. Kakitani, T.; Matsuda, N. Yoshimori, A.; Mataga, N. Prog. React. Kinet. 1995, 20, 347.
70. Marcus, R. A.; Siders, P. J. Phys. Chem. 1982, 86, 622.
71. Brunschwig, B. S.; Ehrenson, S.; Sutin, N. J. Am. Chem. Soc. 1984, 106, 6858.
72. Mines, G. A.; Bjerrum, M. J.; Hill, M. G.; Casimiro, D. R.; Chang, I.-J.; Winkler, J. R.; Gray, H. B. J. Am. Chem. Soc. 1996, 118, 1961.
73. Kober E. M.; Meyer, T. J. Inorg. Chem. 1982, 21, 3967.
74. Stuchebrukhov, A. A. J. Chem. Phys. 1996, 105, 10819.
75. Onuchic, J. N.; Beratan, D. N.; Hopfield, J. J. J. Phys. Chem. 1986, 90, 3707.