Anharmonic vibrational calculations modeling the Raman spectra of intermediates in the Photoactive Yellow Protein (PYP) photocycle

Journal of the American Chemical Society

Volumn 129, Issue 15, 2007, Pages 4584-4594

  Adesokan, Adeyemi A ^a   Pan, Duohai ^b   Fredj, Erick ^c   Mathies, Richard A ^b   Gerber, R Benny ^a,d  

^a UNIVERSITY OF CALIFORNIA   (United States)

^b UNIVERSITY OF CALIFORNIA   (United States)

^c JERUSALEM COLLEGE OF TECHNOLOGY   (Israel)

^d HEBREW UNIVERSITY OF JERUSALEM   (Israel)

Author keywords

[No Author keywords available]

Indexed keywords

CHROMOPHORES; HYDROGEN BONDS; POTENTIAL ENERGY; RAMAN SCATTERING; RAMAN SPECTROSCOPY; VIBRATIONAL SPECTRA; VIBRATIONAL SPECTROSCOPY;

ANHARMONIC EFFECTS; ANHARMONICITY; BIOMOLECULAR SPECTROSCOPY; PHOTOACTIVE YELLOW PROTEIN (PYP);

PROTEINS;

PHOTOACTIVE YELLOW PROTEIN;

AB INITIO CALCULATION; ARTICLE; CALCULATION; CIS TRANS ISOMERISM; HYDROGEN BOND; PREDICTION; RAMAN SPECTROMETRY; SENSITIVITY AND SPECIFICITY; VIBRATION;

BACTERIAL PROTEINS; HYDROGEN; HYDROGEN BONDING; ISOMERISM; MODELS, BIOLOGICAL; MODELS, MOLECULAR; MOLECULAR MIMICRY; PHOTOCHEMISTRY; PHOTORECEPTORS, MICROBIAL; PROTEIN STRUCTURE, TERTIARY; SPECTRUM ANALYSIS, RAMAN; VIBRATION;

EID: 34247550258     PISSN: 00027863     EISSN: None     Source Type: Journal    
DOI: 10.1021/ja066903v     Document Type: Article

References (60)

1. Meyer, T. E. Biochem. Biophys. Acta 1985, 806, 175-183.
2. Sprenger, W. W.; Hoff, W. D.; Armitage, J. D.; Hellingwerf, K. J. J. Bacteriol. 1993, 175, 3096-3104.
3. Kort, R.; Hoff, W. D.; Van West, M.; Kroon, A. R.; Hoffer, S. M.; Van Beeumen, J. J.; Hellingwerf, K. J. EMBO J. 1996, 15, 3209-3218.
4. Pellequer, J. L.; Wager-Smith, K. A.; Kay, S. A.; Getzoff, E. D. Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 1998, 95, 5884-5890.
5. Taylor, B. L: Zhulin, I. B. Microbiol. Mol. Biol. Rev. 1999, 6, 479 ff.
6. Anantharaman, V.; Koonin, E. V.; Aravind, L. J. Mol. Biol. 2001, 307, 1271-1292.
7. Hoff, W. D.; Dux, P.; Hard, K.; Devreese, B.; Nugteren-Roodzant, I. M.; Crielaard, W.; Boelens, R.; Kaptein, R.; Van, Beeumen, J.; Hellinewerf, K. J. Biochemistry 1994, 33, 13959-13962.
8. Baca, M.; Borgstahl, G. E. O.; Boissinot, M.; Burke, P. M.; Williams, D. R.; Slater, K. A.; Getzoff, E. D. Biochemistry 1994, 33, 14369-14377.
9. Ujj, L.; Devanathan, S.; Meyer, T. E.; Cusanovich, M. A.; Tollin, G.; Atkinson, G. H.; Biophysics J. 1998, 75, 406-412.
10. Cheng, G.; Cusanovich, M. A.; Wysocki, V. H. Biochemistry 2006, 45, 11744-11751.
11. Borucki, B.; Devanathan, S.; Otto, H.; Cusanovich, M. A.; Tollin, G.; Heyn, M. P. Biochemistry 2002, 41, 10026-10037.
12. Perman, B.; Srajer, V.; Ren, Z.; Teng, T. Y.; Pradervand, C.; Ursby, T.; Bourgeois, D.; Schotte, F.; Wulff, M.; Kort, R.; Hellingwerf, K.; Moffat, K. Science 1998, 279, 1946-1950.
13. Ren, Z.; Perman, B.; Srajer, V.; Teng, T. Y.; Pradervand, C.; Bourgeios, D.; Schotte, F.; Ursby, T.; Kort, R.; Wulff, M.; Moffat, K. Biochemistry 2001, 40, 13788-13801.
14. 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.
15. Dux, 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.
16. Brudler, R.; Rammelsberg, R.; Woo, T. T.; Getzoff, E. D.; Gerwert, K. Nat. Struct. Biol. 2001, 8, 265-270.
17. Imamoto, Y.; Shirahige, Y.; Tokunaga, F.; Kinoshita, T.; Yoishara, K.; Kataoka, M. Biochemistry 2001, 40, 8997-9004.
18. Genick, U. K.; Soltis, S. M.; Kuhn, P.; Canestrelli, I. L.; Getzoff, E. D. Nature 1998, 392, 206-209.
19. Kort, R.; Hellingwerf, K. J.; Ravelli, R. B. G. J. Biol. Chem. 2004, 279, 26417-26424.
20. Baltuska, A.; van Stokkum, I. H. M.; Kroon, A.; Monshouwer, R.; Hellingwerf, K. J.; van Grondelle, R. Chem. Phys. Lett. 1997, 270, 263-266.
21. Devanathan, S.; Pacheco, A.; Ujj, L.; Cusanovich, M.; Tollin, G.; Lin, S. Woodbury, N. Biophys. J. 1999, 77, 1017-1023.
22. 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.
23. Gensch, T.; Gradinaru, C. C.; van Stokkum, I. H. M.; Hendriks, J. Hellingwerf, K. J.; van Grondelle, R. Chem. Phys. Lett. 2002, 356, 347.
24. Groot, M. L.; van Wilderen, L. J. G. W.; van der Horst, M. A.; van Stokkum, I. H. M.; Hellingwerf, K. J.; van Grondelle, R. Biochemistry 2003, 42, 10054-10059.
25. Heyne, K.; Mohammed, O. F.; Usman, A.; Dreyer, J.; Nibbering, E. T. J. Cusanovich, M. A. J. Am. Chem. Soc. 2005, 127, 18100-18106.
26. Kim, M.; Mathies, R. A.; Hoff, W. D.; Hellingwerf, K. J. Biochemistry 1995, 34, 12669-12672.
27. Pan, D.; Phillip, A.; Hoff, W. D.; Mathies, R. A. Biophys. J. 2004, 86, 2374.
28. Unno, M.; Kumauchi, M.; Sasaki, J.; Tokunaga, F.; Yamauchi, S. Biochemistry 2002, 41, 5668-5674.
29. Unno, M.; Kumauchi, M.; Sasaki, J.; Tokunaga, F.; Yamauchi, S. J. Phys. Chem. B 2003, 107, 2837-2845.
30. Xie, A.; Keleman, L.; Hendriks, J.; White, B. J.; Hellingwerf, K. J.; Hoff, W. D. Biochemistry 2001, 40, 1510-1517.
31. Rubinstenn, G.; Vuister, G. W.; Mulder, F. A. A.; Dux, P. E.; Boelens, R.; Hellingwerf, K. J.; Kaptein, R. Nat. Struct. Biol. 1998, 5, 568-570.
32. Hellingwerf, K. J.; Hendriks, J.; Gensch, T.; J. Phys. Chem. A 2003, 107, 1082-1094.
33. Adesokan, A. A.; Fredj, E.; Brown, E. C.; Gerber, R. B. Mol. Phys. 2005, 103, 1505-1520.
34. Brauer, B.; Gerber, R. B.; Kabelac, M.; Hobza, P.; Bakker, J. M.; Abo Riziq, A. G.; deVries, M. S. J. Phys. Chem A 2005, 109, 6974-6984.
35. Barone, V.; Festa, G.; Grandi, A.; Rega, N.; Sanna, N. Chem. Phys. Lett. 2004, 388, 279-283.
36. Brauer, B.; Chaban, G. M.; and Gerber, R. B.; Phys. Chem. Chem. Phys. 2004, 6, 2543-2556.
37. Chaban, G. M.; Jung, J. O.; Gerber, R. B. J. Chem. Phys. 1999, 111, 1623-1629.
38. Matsunaga, N.; Chaban, G. M.; Gerber, R. B. J. Chem. Phys. 2002, 117, 3541-3547.
39. Miller, Y.; Chaban, G. M.; Gerber, R. B. J. Phys. Chem. A 2005, 109, 6565-6574.
40. Borgstahl, G. E. O.; Williams, D. R.; Getzoff, E. D. Biochemistry 1995, 34, 12669-12672.
41. Stewart, J. J. P. J. Comp. Chem. 1989, 10, 209-220.
42. Becke, A. D. J. Chem. Phys. 1992, 97, 9173.
43. Becke, A. D. J. Chem. Phys. 1993, 98, 5643.
44. Kendall, R. A.; Dunning, T. H.; Harrison, R. J. J. Chem. Phys. 1992, 96, 6796-6806.
45. Schmidt, M. W.; Baldridge, K. K.; Boatz, J. J.; Elbert, S. T.; Gordon, M. S.; Jensen, J. J.; Koseki, S.; Matsunaga, N.; Nguyen, K. A.; Su, S.; Windus, T. L.; Dupuis, M.; Montgomery, J. A. J. Comp. Chem. 1993, 19, 1347-1363.
46. Bode, B. M.; Gordon, M. S.; J. Mol. Graph. Mod. 1998, 16, 133-138.
47. Jung, J. O.; Gerber, R. B. J. Chem. Phys. 1996, 105, 10332-10348.
48. Gregurick, S. K.; Chaban, G. M.; Gerber, R. B. J. Phys. Chem. A 2002, 106, 8696-8707.
49. Benoit, D. M. J. Chem. Phys. 2004, 120, 562-573.
50. Xie, A.; Hoff, W. D.; Kroon, A. R.; Hellingwerf, K. J. Biochemistry 1996, 35, 14671-14678.
51. Pan, D.; Mathies, R. A. Biochemistry 2001, 40, 7929-7936.
52. Ames, J. B.; Mathies, R. A. Biochemistry 1990, 29, 7181-7190.
53. Chosrowjan, H.; Taniguchi, S.; Mataga, N.; Unno, M.; Yamauchi, S.; Hamada, N.; Kumauchi, M.; Tokunaga, F. J. Phys. Chem. B 2004, 108, 2686-2698.
54. Eyring, G.; Curry, B.; Broek, A.; Lugtenburg, J.; Mathies, R. Biochemistry 1982, 21, 384-393.
55. Palings, I.; Pardoen, J. A.; Vandenberg, E.; Winkel, C.; Lugtenburg, J.; Mathies, R. A. Biochemistry 1987, 26, 2544-2556.
56. El-Mashtoly, S. F.; Yamauchi, S.; Kumauchi, M.; Hamada, N.; Tokunaga, F.; Unno, M. J. Phys. Chem. B 2005, 109, 23666-23673.
57. Unno, M.; Kumauchi, M.; Sasaki, J.; Tokunaga, F.; Yamauchi, S. J. Am. Chem. Soc. 2000, 122, 4233-4234.
58. Tonge, P. J.; Carey, P. R. Biochemistry 1992, 31, 9122-9125.
59. Torii, H.; Tatsumi, T.; Tasumi, M. J. Raman Spectrosc. 1998, 29, 537-546.
60. Leitner, D. J. Phys. Chem. A 1997, 101, 547-548.