Carotenoid radical cations as a probe for the molecular mechanism of nonphotochemical quenching in oxygenic photosynthesis

Journal of Physical Chemistry B

Volumn 111, Issue 13, 2007, Pages 3481-3487

  Amarie, Sergiu ^a   Standfuss, Jörg ^b   Barros, Tiago ^b   Kühlbrandt, Werner ^b   Dreuw, Andreas ^a   Wachtveitl, Josef ^a,c  

^a GOETHE UNIVERSITY   (Germany)

^b MAX PLANCK INSTITUTE OF BIOPHYSICS   (Germany)

^c NONE   (Germany)

Author keywords

[No Author keywords available]

Indexed keywords

ELECTRONIC STRUCTURE; IONIZATION; PHOTOSYNTHESIS; PLANTS (BOTANY); POSITIVE IONS; QUENCHING;

CAROTENOID RADICAL CATION; EXCITED STATE; NONPHOTOCHEMICAL QUENCHING (NPQ);

MOLECULAR DYNAMICS;

EID: 34247464245     PISSN: 15206106     EISSN: None     Source Type: Journal    
DOI: 10.1021/jp066458q     Document Type: Article

References (68)

1. Polivka, T.; Sundstrom, V. Chem. Rev. 2004, 104, 2021.
2. Frank, H. A.; Cogdell, R. J. Photochem. Photobiol. 1996, 63, 257.
3. Peter, G. F.; Thornber, J. P. J. Biol. Chem. 1991, 266, 16745.
4. Jansson, S. Biochim. Biophys. Acta Bioenerg. 1994, 1184, 1.
5. Foote, C. S. Science 1968, 162, 963.
6. Foote, C. S.; Chang, Y. C.; Denny, R. W. J. Am. Chem. Soc. 1970, 92, 5216.
7. Renger, G.; Wolff, C. Biochim. Biophys. Acta 1977, 460, 47.
8. Niyogi, K. K. Annu. Rev. Plant Physiol. Plant Mol. Biol. 1999, 50, 333.
9. Griffiths, M.; Sistrom, W. R.; Cohenbazire, G.; Stanier, R. Y. Nature 1955, 176, 1211.
10. Frank, H. A. The Photochemistry of Carotenoids; Kluwer: Dordrecht, The Netherlands, 1999; Vol. 8.
11. Muller, P.; Li, X. P.; Niyogi, K. K. Plant Physiol. 2001, 125, 1558.
12. Horton, P.; Ruban, A. V.; Walters, R. G. Annu. Rev. Plant Physiol. Plant Mol. Biol. 1996, 47, 655.
13. Li, X. P.; Bjorkman, O.; Shih, C.; Grossman, A. R.; Rosenquist, M.; Jansson, S.; Niyogi, K. K. Nature 2000, 403, 391.
14. Li, X. P.; Gilmore, A. M.; Caffarri, S.; Bassi, R.; Golan, T.; Kramer, D.; Niyogi, K. K. J. Biol. Chem. 2004, 279, 22866.
15. Frank, H. A.; Cua, A.; Chynwat, V.; Young, A.; Gosztola, D.; Wasielewski, M. R. Photosynth. Res. 1994, 41, 389.
16. Pascal, A. A.; Liu, Z. F.; Broess, K.; van Oort, B.; van Amerongen, H.; Wang, C.; Horton, P.; Robert, B.; Chang, W. R.; Ruban, A. Nature 2005, 436, 134.
17. Holt, N. E.; Zigmantas, D.; Valkunas, L.; Li, X. P.; Niyogi, K. K.; Fleming, G. R. Science 2005, 307, 433.
18. Demmigadams, B. Biochim. Biophys. Acta 1990, 1020, 1.
19. Berera, R.; Herrero, C.; van Stokkum, L. H. M.; Vengris, M.; Kodis, G.; Palacios, R. E.; van Amerongen, H.; van Grondelle, R.; Gust, D.; Moore, T. A.; Moore, A. L.; Kennis, J. T. M. Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 2006, 103, 5343.
20. Horton, P.; Ruban, A. V.; Rees, D.; Pascal, A. A.; Noctor, G.; Young, A. J. FEBS Lett. 1991, 292, 1.
21. Dreuw, A.; Fleming, G. R.; Head-Gordon, M. J. Phys. Chem. B 2003, 107, 6500.
22. Dreuw, A.; Fleming, G. R.; Head-Gordon, M. Phys. Chem. Chem. Phys. 2003, 5, 3247.
23. Dreuw, A.; Fleming, G. R.; Head-Gordon, M. Biochem. Soc. Trans. 2005, 33, 858.
24. Gilmore, A. M.; Hazlett, T. L.; Govindjee. Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 1995, 92, 2273.
25. Aspinall-O'Dea, M.; Wentworth, M.; Pascal, A.; Robert, B.; Ruban, A.; Horton, P. Proc. Natl. Acad. Sci. U.SA. 2002, 99, 16331.
26. Ruban, A. V.; Young, A. J.; Horton, P. Plant Physiol. 1993, 102, 741.
27. Bilger, W.; Bjorkman, O. Planta 1994, 193, 238.
28. Ruban, A. V.; Pascal, A. A.; Robert, B.; Horton, P. J. Biol. Chem. 2002, 277, 7785.
29. Bergantino, E.; Segalla, A.; Brunetta, A.; Teardo, E.; Rigoni, F.; Giacometti, G. M.; Szabo, I. Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 2003, 100, 15265.
30. Li, X. P.; Phippard, A.; Pasari, J.; Niyogi, K. K. Funct. Plant Biol. 2002, 29, 1131.
31. Jansson, S. Trends Plant Sci. 1999, 4, 236.
32. Holt, N. E.; Fleming, G. R.; Niyogi, K. K. Biochemistry 2004, 43, 8281.
33. Liu, Z. F.; Yan, H. C.; Wang, K. B.; Kuang, T. Y.; Zhang, J. P.; Gui, L. L.; An, X. M.; Chang, W. R. Nature 2004, 428, 287.
34. Standfuss, J.; Terwisscha van Scheltinga, A. C.; Lamborghini, M.; Kuhlbrandt, W. EMBO J. 2005, 24, 919.
35. Schenck, C. C.; Diner, B.; Mathis, P.; Satoh, K. Biochim. Biophys. Acta 1982, 680, 216.
36. Tracewell, C. A.; Brudvig, G. W. Biochemistry 2003, 42, 9127.
37. Polyakov, N. E.; Leshina, T. V.; Salakhutdinov, N. F.; Kispert, L. D. J. Phys. Chem. B 2006, 110, 6991.
38. Polivka, T.; Pullerits, T.; Frank, H. A.; Cogdell, R. J.; Sundstrom, V. J. Phys. Chem. B 2004, 108, 15398.
39. Polivka, T.; Zigmantas, D.; Herek, J. L.; He, Z.; Pascher, T.; Pullerits, T.; Cogdell, R. J.; Frank, H. A.; Sundstrom, V. J. Phys. Chem. B 2002, 106, 11016.
40. Muller-Moule, P.; Conklin, P. L.; Niyogi, K. K. Plant Physiol. 2002, 128, 970.
41. Burke, J. J.; Ditto, C. L.; Arntzen, C. J. Arch. Biochem. Biophys. 1978, 187, 252.
42. Gilmore, A. M.; Yamamoto, H. Y. J. Chromatogr. 1991, 543, 137.
43. Huber, R.; Satzger, H.; Zinth, W.; Wachtveitl, J. Opt. Commun. 2001, 194, 443.
44. Lenz, M. O.; Huber, R.; Schmidt, B.; Glich, P.; Kalmbach, R.; Engelhard, M.; Wachtveitl, J. Biophys. J. 2006, 91, 255.
45. Becke, A. D. J. Chem. Phys. 1993, 98, 5648.
46. Dreuw, A.; Head-Gordon, M. Chem. Rev. 2005, 105, 4009.
47. Runge, E.; Gross, E. K. U. Phys. Rev. Lett. 1984, 52, 997.
48. Becke, A. D. Phys. Rev. A: At., Mol., Opt. Phys. 1988, 38, 3098.
49. Dreuw, A. J. Phys. Chem. A 2006, 110, 4592.
50. Hsu, C. P.; Hirata, S.; Head-Gordon, M. J. Phys. Chem. A 2001, 105, 451.
51. Shao, Y.; Molnar, L. F.; Jung, Y.; Kussmann, J.; Ochsenfeld, C.; Brown, S. T.; Gilbert, A. T. B.; Slipchenko, L. V.; Levchenko, S. V.; O'Neill, D. P.; DiStasio, R. A.; Lochan, R. C.; Wang, T.; Beran, G. J. O.; Besley, N. A.; Herbert, J. M.; Lin, C. Y.; Van Voorhis, T.; Chien, S. H.; Sodt, A.; Steele, R. P.; Rassolov, V. A.; Maslen, P. E.; Korambath, P. P.; Adamson, R. D.; Austin, B.; Baker, J.; Byrd, E. F. C.; Dachsel, H.; Doerksen, R. J.; Dreuw, A.; Dunietz, B. D.; Dutoi, A. D.; Furlani, T. R.; Gwaltney, S. R.; Heyden, A.; Hirata, S.; Hsu, C. P.; Kedziora, G.; Khalliulin, R. Z.; Klunzinger, P.; Lee, A. M.; Lee, M. S.; Liang, W.; Lotan, I.; Nair, N.; Peters, B.; Proynov, E. I.; Pieniazek, P. A.; Rhee, Y. M.; Ritchie, J.; Rosta, E.; Sherrill, C. D.; Simmonett, A. C.; Subotnik, J. E.; Woodcock, H. L.; Zhang, W.; Bell, A. T.; Chakraborty, A. K.; Chipman, D. M.; Keil, F. J.; Warshel, A.; Hehre, W. J.; Schaefer, H. F.; Kong, J.; Krylov, A. I.; Gill, P. M. W.; Head-Gordon, M. Phys. Chem. Chem. Phys. 2006, 8, 3172.
52. Papagiannakis, E.; Vengris, M.; Larsen, D. S.; van Stokkum, I. H. M.; Hiller, R. G.; van Grondelle, R. J. Phys. Chem. B 2006, 110, 512.
53. Polivka, T.; Zigmantas, D.; Sundstrom, V.; Formaggio, E.; Cinque, G.; Bassi, R. Biochemistry 2002, 41, 439.
54. Niedzwiedzki, D.; Rusling, J. F.; Frank, H. A. Chem. Phys. Lett. 2005, 416, 308.
55. Schlucker, S.; Szeghalmi, A.; Schmitt, M.; Popp, J.; Kiefer, W. J. Raman Spectrosc. 2003, 34, 413.
56. Pan, J.; Benko, G.; Xu, Y. H.; Pascher, T.; Sun, L. C.; Sundstrom, V.; Polivka, T. J. Am. Chem. Soc. 2002, 124, 13949.
57. Wohlleben, W.; Buckup, T.; Herek, J. L.; Motzkus, M. ChemPhysChem 2005, 6, 850.
58. Jeevarajan, J. A.; Wei, C. C.; Jeevarajan, A. S.; Kispert, L. D. J. Phys. Chem. 1996, 100, 5637.
59. Savikhin, S.; Vanamerongen, H.; Kwa, S. L. S.; Vangrondelle, R.; Struve, W. R. Biophys. J. 1994, 66, 1597.
60. Bittner, T.; Irrgang, K. D.; Renger, G.; Wasielewski, M. R. J. Phys. Chem. 1994, 98, 11821.
61. Palsson, L. O.; Spangfort, M. D.; Gulbinas, V.; Gillbro, T. FEBS Lett. 1994, 339, 134.
62. Kleima, F. J.; Gradinaru, C. C.; Calkoen, F.; vanStokkum, I. H. M.; vanGrondelle, R.; vanAmerongen, H. Biochemistry 1997, 36, 15262.
63. Linnanto, J.; Martiskainen, J.; Lehtovuori, V.; Ihalainen, J.; Kananavicius, R.; Barbato, R.; Korppi-Tommola, J. Photosynth. Res. 2006, 87, 267.
64. Frank, H. A.; Bautista, J. A.; Josue, J. S.; Young, A. J. Biochemistry 2000, 39, 2831.
65. Polivka, T.; Herek, J. L.; Zigmantas, D.; Akerlund, H. E.; Sundstrom, V. Proc. Natl. Acad. Sci. U.SA. 1999, 96, 4914.
66. Wentworth, M.; Ruban, A. V.; Horton, P. FEBS Lett. 2000, 471, 71.
67. Mullineaux, C. W.; Pascal, A. A.; Horton, P.; Holzwarth, A. R. Biochim. Biophys. Acta 1993, 1141, 23.
68. Crouchman, S.; Ruban, A.; Horton, P. FEBS Lett. 2006, 580, 2053.