Structural evolution of the chromophore in the primary stages of trans/cis isomerization in photoactive yellow protein

Journal of the American Chemical Society

Volumn 127, Issue 51, 2005, Pages 18100-18106

  Heyne, Karsten ^a   Mohammed, Omar F ^a   Usman, Anwar ^a   Dreyer, Jens ^a   Nibbering, Erik T J ^a   Cusanovich, Michael A ^b  

^a MAX BORN INSTITUT   (Germany)

^b UNIVERSITY OF ARIZONA   (United States)

Author keywords

[No Author keywords available]

Indexed keywords

ANISOTROPY; CHROMOPHORES; INFRARED SPECTROSCOPY; ISOMERIZATION; POLARIZATION; PROBABILITY DENSITY FUNCTION; X RAY DIFFRACTION;

BAND PATTERNS; CIS GEOMETRY; PHOTOACTIVE YELLOW PROTEIN (PYP); STRUCTURAL EVOLUTION;

PROTEINS;

CARBOXYL GROUP; GLUTAMIC ACID; PHENOL DERIVATIVE; PHOTOACTIVE YELLOW PROTEIN;

ARTICLE; CHROMATOPHORE; CRYSTAL; DENSITY FUNCTIONAL THEORY; HYDROGEN BOND; ISOMERIZATION; LIGHT; LIQUID; OPTICS; POLARIZATION; SPECTROSCOPY; STEREOCHEMISTRY; VIBRATION; X RAY DIFFRACTION;

BACTERIAL PROTEINS; HALORHODOSPIRA HALOPHILA; ISOMERISM; MODELS, MOLECULAR; PHOTOCHEMISTRY; PHOTORECEPTORS, MICROBIAL; QUANTUM THEORY; SPECTROPHOTOMETRY, INFRARED; THERMODYNAMICS;

EID: 29844434296     PISSN: 00027863     EISSN: None     Source Type: Journal    
DOI: 10.1021/ja051210k     Document Type: Article

References (58)

1. Luecke, H.; Lanyi, J. K. Adv. Protein Chem. 2003, 63, 111-130.
2. Cusanovich, M. A.; Meyer, T. E. Biochemistry 2003, 42, 4759-4770.
3. Hellingwerf, K. J.; Hendriks, J.; Gensch, T. J. Phys. Chem. A 2003, 107, 1082-1094.
4. Larsen, D. S.; van Grondelle, R. ChemPhysChem 2005, 6, 828-837.
5. Perman, B.; Srajer, V.; Ren, Z.; Teng, T. Y.; Pradervand, C.; Ursby, T.; Bourgeois, D.; Schotte, F.; Wulff, M.; Kort, R.; Hellingwert, K.; Moffat, K. Science 1998, 279, 1946-1950.
6. Ren, Z.; Perman, B.; Srajer, V.; Teng, T. Y.; Pradervand, C.; Bourgeois, D.; Schotte, F.; Ursby, T.; Kort, R.; Wulff, M.; Moffat, K. Biochemistry 2001, 40, 13788-13801l.
7. Schmidt, V.; Pahl, R.; Srajer, V.; Anderson, S.; Ren, Z.; Ihee, H.; Rajagopal, S.; Moffat, K. Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 2004, 101, 4799-4804.
8. Düx, P.; Rubinstenn, G.; Vuister, G. W.; Boelens, R.; Mulder, F. A. A.; Hard, K.; Hoff, W. D.; Kroon, A. R.; Crielaard, W.; Hellingwerf, K. J.; Kaptein, R. Biochemistry 1998, 37, 12689-12699.
9. Brudler, R.; Rammelsberg, R.; Woo, T. T.; Getzoff, E. D.; Gerwert, K. Nat. Struct. Biol. 2001, 8, 265-270.
10. Moffat, K. Chem. Rev. 2001, 101, 1569-1581.
11. Schotte, F.; Lim, M. H.; Jackson, T. A.; Smirnov, A. V.; Soman, J.; Olson, J. S.; Phillips, G. N.; Wulff, M.; Anfinrud, P. A. Science 2003, 300, 1944-1947.
12. Ihee, H.; Rajagopal, S.; Srajer, V.; Pahl, R.; Anderson, S.; Schmidt, M.; Schotte, F.; Anfinrud, P. A.; Wulff, M.; Moffat, K. Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 2005, 102, 7145-7150.
13. Genick, U. K.; Soltis, S. M.; Kuhn, P.; Canestrelli, I. L.; Getzoff, E. D. Nature 1998, 392, 206-209.
14. Imamoto, Y.; Shirahige, Y.; Tokunaga, F.; Kinoshita, T.; Yoshihara, K.; Kataoka, M. Biochemistry 2001, 40, 8997-9004.
15. Kort, R.; Hellingwerf, K. J.; Ravelli, R. B. G. J. Biol. Chem. 2004, 279, 26417-26424.
16. Baltuska, A.; van Stokkum, I. H. M.; Kroon, A.; Monshouwer, R.; Hellingwerf, K. J.; van Grondelle, R. Chem. Phys. Lett. 1997, 270, 263-266.
17. Devanathan, S.; Pacheco, A.; Ujj, L.; Cusanovich, M.; Tollin, G.; Lin, S.; Woodbury, N. Biophys. J. 1999, 77, 1017-1023.
18. Gensch, T.; Gradinaru, C. C.; van Stokkum, I. H. M.; Hendriks, J.; Hellingwerf, K. J.; van Grondelle, R. Chem. Phys. Lett. 2002, 356, 347-354.
19. Groot, M. L.; van Wilderen, L. J. G. W.; Larsen, D. S.; van der Horst, M. A.; van Stokkum, I. H. M.; Hellingwerf, K. J.; van Grondelle, R. Biochemistry 2003, 42, 10054-10059.
20. Vengris, M.; van der Horst, M. A.; Zgrablic, G.; van Stokkum, I. H. M.; Haacke, S.; Chergui, M.; Hellingwerf, K. J.; van Grondelle, R.; Larsen, D. S. Biophys. J. 2004, 87, 1848-1857.
21. Groenhof, G.; Bouxin-Cademartory, M.; Hess, B.; de Visser, S. P.; Berendsen, H. J. C.; Olivucci, M.; Mark, A. E.; Robb, M. A. J. Am. Chem. Soc. 2004, 126, 4228-4233.
22. Dugave, C.; Demange, L. Chem. Rev. 2003, 103, 2475-2532.
23. Zewail, A. H. Science 1988, 242, 1645-1653.
24. Zewail, A. H. J. Phys. Chem. A 2000, 104, 5660-5694.
25. Getzoff, E. D.; Gutwin, K. N.; Genick, U. K. Nat. Struct. Biol. 2003, 10, 663-668.
26. Genick, U. K.; Devanathan, S.; Meyer, T. E.; Canestrelli, I. L.; Williams, E.; Cusanovich, M. A.; Tollin, G.; Getzoff, E. D. Biochemistry 1997, 36, 8-14.
27. Kaindl, R. A.; Wurm, M.; Reimann, K.; Hamm, P.; Weiner, A. M.; Woerner, M. J. Opt. Soc. Am. B 2000, 17, 2086-2094.
28. Usman, A.; Mohammed, O. F.; Heyne, K.; Dreyer, J.; Nibbering, E. T. J. Chem. Phys. Lett. 2005, 401, 157-163.
29. Frisch, M. J. et al. Gaussian 98 (Revision A.2): Gaussian. Inc.: Pittsburgh, PA, 1998.
30. Matsura, H.; Yoshida, H. In Handbook of Vibrational Spectroscope; Chalmers, J. M., Griffiths, P. R., Eds.; Wiley: Chichester. 2002; Vol. 3; pp 2012-2022.
31. Weimer, M.; Della Sala, F.; Görling, A. Chem. Phys. Lett. 2003, 372, 538-547.
32. Galbraith, J. M.; Schaefer, H. F., III J. Chem. Phys. 1996, 105, 862-864.
33. Thompson, M. A. ArgusLab 4.0; Planaria Software: Seattle, WA, 2004.
34. Gai, F.; Hasson, K. C.; McDonald, J. C.; Anfinrud, P. A. Science 1998, 279, 1886-1891.
35. Herbst, J.; Heyne, K.; Diller, R. Science 2002, 297, 822-825.
36. Terentis, A. C.; Zhou, Y. D.; Atkinson, G. H.; Ujj, L. J. Phys. Chem. A 2003, 107, 10787-10797.
37. Zhou, Y.; Ujj, L.; Meyer, T. E.; Cusanovich, M. A.; Atkinson, G. H. J. Phys. Chem. A 2001, 105, 5719-5726.
38. Lim, M.; Jackson, T. A.; Anfinrud, P. A. Science 1995, 269, 962-966.
39. Spiro, T. G.; Kozlowski, P. M. J. Am. Chem. Soc. 1998, 120, 4524-4525.
40. Zemojtel, T.; Rini, M.; Heyne, K.; Dandekar, T.; Nibbering, E. T. J.; Kozlowski, P. M. J. Am. Chem. Soc. 2004, 126, 1930-1931.
41. Lim, M.; Jackson, T. A.; Anfinrud, P. A. J. Am. Chem. Soc. 2004, 126, 7946-7957.
42. Usman, A.; Mohammed, O. F.; Nibbering, E. T. J.; Dong, J.; Solntsev, K. M.; Tolbert, L. M. J. Am. Chem. Soc. 2005, 127, 11214-11215.
43. Nibbering, E. T. J.; Fidder, H.; Pines, E. Annu. Rev. Phys. Chem. 2005, 56, 337-367.
44. Imamoto, Y.; Mihara, K.; Hisatomi, O.; Kataoka, M.; Tokunaga, F.; Bojkova, N.; Yoshihara, K. J. Biol. Chem. 1997, 272, 12905-12908.
45. Premvardhan, L. L.; van der Horst, M. A.; Hellingwert, K. J.; van Grondelle, R. Biophys. J. 2003, 84, 3226-3239.
46. Nie, B. N.; Stutzman, J.; Xie, A. H. Biophys. J. 2005, 88, 2833-2847.
47. Xie, A. H.; Hoff, W. D.; Kroon, A. R.; Hellingwerf, K. J. Biochemistry 1996, 35, 14671-14678.
48. Unno, M.; Kumauchi, M.; Sasaki, J.; Tokunaga, F.; Yamauchi, S. Biochemistry 2002, 41, 5668-5674.
49. Mataga, N.; Chosrowjan, H.; Shibata, Y.; Imamoto, Y.; Tokunaga, F. J. Phys. Chem. B 2000, 104, 5191-5199.
50. Changenet, P.; Zhang, H.; van der Meer, M. J.; Hellingwerf, K. J.; Glasbeek, M. Chem. Phys. Lett. 1998, 282, 276-282.
51. Larsen, D. S.; van Stokkum, I. H. M.; Vengris, M.; van der Horst, M. A.; de Weerd, F. L.; Hellingwerf, K. J.; van Grondelle, R. Biophys. J. 2004, 87, 1858-1872.
52. Fleming, G. R.; Cho, M. Annu. Rev. Phys. Chem. 1996, 47, 109-134.
53. de Boeij, W. P.; Pshenichnikov, M. S.; Wiersma, D. A. Annu. Rev. Phys. Chem. 1998, 49, 99-123.
54. Glasbeek, M.; Zhang, H. Chem. Rev. 2004, 104, 1929-1954.
55. Thompson, M. J.; Bashford, D.; Noodleman, L.; Getzoff, E. D. J. Am. Chem. Soc. 2003, 125, 8186-8194.
56. Kim, M.; Mathies, R. A.; Hoff, W. D.; Hellingwerf, K. J. Biochemistry 1995, 34, 12669-12672.
57. Unno, M.; Kumauchi, M.; Hamada, N.; Tokunaga, F.; Yamauchi, S. J. Biol. Chem. 2004, 279, 23855-23858.
58. Unno, M.; Kumauchi, M.; Sasaki, J.; Tokunaga, F.; Yamauchi, S. J. Phys. Chem. B 2003, 107, 2837-2845.