An opsin shift in rhodopsin: Retinal S0-S1 excitation in protein, in solution, and in the gas phase

Journal of the American Chemical Society

Volumn 129, Issue 43, 2007, Pages 13035-13042

  Bravaya, Ksenia ^b   Bochenkova, Anastasia ^b   Granovsky, Alexander ^b   Nemukhin, Alexander ^a,b  

^a MOSCOW STATE UNIVERSITY   (Russian Federation)

^b EMANUEL INSTITUTE OF BIOCHEMICAL PHYSICS   (Russian Federation)

Author keywords

[No Author keywords available]

Indexed keywords

AMINO ACIDS; COMPUTER SIMULATION; DENSITY FUNCTIONAL THEORY; GROUND STATE; PERTURBATION TECHNIQUES; PHOTOEXCITATION; PROTEINS;

NONPLANAR GEOMETRY CONFORMATION; QUANTUM MECHANICAL-MOLECULAR MECHANICAL (QM/MM); QUANTUM SUBSYSTEMS; RHODOPSIN;

CHROMOPHORES;

AMINO ACID; OPSIN; PROTEIN; RETINAL; RHODOPSIN;

ARTICLE; CHEMICAL STRUCTURE; CHROMATOPHORE; DENSITY FUNCTIONAL THEORY; ENERGY TRANSFER; EXCITATION; ISOMERIZATION; MOLECULAR MECHANICS; PROTON TRANSPORT; QUANTUM MECHANICS;

COMPUTER SIMULATION; ELECTRONS; GASES; MODELS, MOLECULAR; MOLECULAR STRUCTURE; OPSIN; RETINALDEHYDE; SOLUTIONS;

EID: 35848936525     PISSN: 00027863     EISSN: None     Source Type: Journal    
DOI: 10.1021/ja0732126     Document Type: Article

References (61)

1. Lewis, A. Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 1978, 75, 549.
2. Baylor, D. Natl. Acad. Sci. 1996, 93, 550.
3. Menon, N. T.; Han, M.; Sakmar, T. P. Physiol. Rev. 2001, 81, 1659.
4. Palczewski, K.; Kumasaka, T.; Hori, T.; Behnke, C. A.; Motoshima, H.; Fox, B. A.; Le Trong, I.; Teller, D.; Okada, T.; Stenkamp, R. E.; Yamamoto, M.; Miyano, M. Science 2000, 289, 739.
5. Teller, D. C.; Okada, T.; Behnke, C. A.; Palczewski, K.; Stenkamp, R. E. Biochemistry 2001, 40, 7761.
6. Okada, T.; Fujiyoshi, Y.; Silow, M.; Navarro, J.; Landau, E. M.; Schichida, Y. Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 2002, 99, 5982.
7. Okada, T.; Sugihara, M.; Bondar, A.-N.; Elstner, M.; Entel, P.; Buss, V. J. Mol. Biol. 2004, 342, 571.
8. Lin, S. W.; Sakmar, T. P.; Franke, R. R.; Khorana, H. G.; Mathies, R. A. Biochemistry 1992, 31, 5105.
9. Sakmar, T. P.; Franke, R. R.; Khonara, H. G. Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 1989, 86, 8309.
10. Kim, J. E.; Tauber, M. J.; Mathies, R. A. Biochemistry 2001, 40, 13774.
11. Freedman, K. A.; Becker, R. S. J. Am. Chem. Soc. 1986, 108, 1245.
12. Nielsen, I. B.; Lammich, L.; Andersen, L. H. Phys. Rev. Lett. 2006, 96, 018304.
13. Andersen, L. H.; Nielsen, I. B.; Kristensen, M. B.; El Ghazaly, M. O. A.; Haacke, S.; Nielsen, M. B.; Petersen, M. Å. J. Am. Chem. Soc. 2005, 127, 12347.
14. Cembran, A.; Bernardi, F.; Olivucci, M.; Garavelli, M. Proc. Natl. Acad. Sci U.S.A. 2005, 102, 6255.
15. Cembran, A.; Bernardi, F.; Olivucci, M.; Garavelli, M. J. Am. Chem. Soc. 2004, 126, 16018.
16. Ferré, N.; Olivucci, M. J. Am. Chem. Soc. 2003, 125, 6868.
17. Coto, P. B.; Strambi, A.; Ferré, N.; Olivucci, M. Proc. Natl. Acd. Sci. U.S.A. 2006, 103, 17154.
18. Andruniów, T.; Ferré, N.; Olivucci, M. Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 2004, 101, 17908.
19. Hufen, J.; Sugihara, M.; Buss, V. J. Phys. Chem. B 2004, 108, 20419.
20. Sekharan, S.; Sugihara, M.; Buss, V. Angew. Chem., Int. Ed. 2007, 46, 269.
21. Sekharan, S.; Sugihara, M.; Weingart, O.; Okada, T.; Buss, V. J. Am. Chem. Soc. 2007, 129, 1052.
22. Schreiber, M.; Buss, V. J. Chem. Phys. 2003, 119, 12045.
23. Wanko, M.; Hoffmann, M.; Strodel, P.; Koslowski, A.; Thiel, W.; Neese, F.; Frauenheim, T.; Elstner, M. J. Phys. Chem. B 2005, 109, 3606.
24. Sugihara, M.; Buss, V.; Entel, P.; Elstner, M.; Frauenheim, T. Biochemistry 2002, 41, 15259.
25. Gascon, J. A.; Batista, V. S. Biophys J. 2004, 87, 2931.
26. Losa, A. M.; Galván, I. F.; Martín, M. E.; Aguilar, M. A. J. Phys. Chem. B 2006, 110, 18064.
27. Sugihara, M.; Buss, V.; Entel, P.; Hafner, J.; Bondar, A. N.; Elstner, M.; Frauenheim, T. Phase Transitions 2004, 77, 31-45.
28. Lüdeke, S.; Beck, M.; Yan, E. C. Y.; Sakmar, T. P.; Siebert, F.; Vogel, R. J. Mol. Biol. 2005, 353, 345.
29. Röhrig, U. F.; Guidoni, L.; Rothlishberger, U. Biochemistry 2002, 41, 10799.
30. Nakano, H. J. Chem. Phys. 1993, 99, 7983.
31. Warshel, A.; Levitt, M. J. Mol. Biol. 1976, 103, 227.
32. Bakowies, D.; Thiel, W. J. Phys. Chem. 1996, 100, 10580.
33. Gao, J. L.; Xia, X. F. Science 1992, 298, 631.
34. Gao, J. Acc. Chem. Res. 1996, 29, 298.
35. Maseras, F.; Morokuma, K. J. Comp. Chem. 1995, 16, 1170.
36. Gordon, M. S.; Freitag, M. A.; Bandyopadhyay, P.; Jensen, J. H.; Kairys, V.; Stevens, W. J. Phys. Chem. A 2001, 105, 293.
37. Wang, J.; Cieplak, P.; Kollman, P. A. J. Comput. Chem. 2000, 21, 1049.
38. Adamo, C.; Barone, V. J. Chem. Phys. 1999, 110, 6158.
39. Bochenkova, A. V.; Granovsky, A. A.; Bravaya, K. B.; Nemukhin, A. A. J. Chem. Phys. Submitted for publication.
40. Witek, H. A.; Choe, Y.-K.; Finley, J. P.; Hirao, K. J. Comp. Chem. 2002, 23, 957.
41. Cembran, A.; González-Luque, R.; Altoe, P.; Merchan, M.; Bernardi, F.; Olivucci, M.; Garavelli, M. J. Phys. Chem. A 2005, 109, 6597.
42. Sekharan, S.; Weingart, O.; Buss, V. Biophys. J. 2006, 91, L07.
43. Wanko, M.; Garavelli, M.; Bernardi, F.; Niehaus, T. A.; Frauenheim, T.; Elstner, M. J. Chem. Phys. 2004, 120, 1674.
44. Sun, M.; Ding, Y.; Cui, G.; Liu, Y. J. Phys. Chem. 2007, 111, 2946.
45. Honig, B.; Hudson, B.; Sykes, D.; Karplus, M. Proc Nat. Acad. Sci. U.S.A. 1971, 68, 1289.
46. Creemers, A. F. L.; Kiihne, S.; Bovee-Geurts, P. H. M.; DeGrip, W. J.; Lugtenburg, J.; de Groot, H. J. M. Proc. Natl. Acad Sci. U.S.A. 2002, 99, 9101.
47. Salgado, G. F. J.; Struts, A. V.; Tanaka, K.; Fujioka, N.; Nakanishi, K.; Brown, M. F. Biochemistry 2004, 43, 12819.
48. Spooner, P. J. R.; Sharples, J. M.; Verhoeven, M. A.; Lugtenburg, J.; Glaubitz, C.; Watts, A. Biochemistry 2002, 41, 7549.
49. Feng, X.; Verdegem, P. J. E.; Lee, Y. K.; Sandström, D.; Edén, M.; Bovee-Geurts, P.; de Grip, W. J.; Lugtenburg, J.; de Groot, H. J. M.; Levitt, M. H. J. Am. Chem. Soc. 1997, 119, 6853.
50. Feng, X.; Verdegem, P. J. E.; Edén, M.; Sandström, D.; Lee, Y. K.; Bovee-Geurts, P.; de Grip, W. J.; Lugtenburg, J.; de Groot, H. J. M.; Levitt, M. H. J. Biomol. NMR 2000, 16, 1.
51. Janz, J. M.; Farrens, D. L. J. Biomol. Chem. 2004, 279, 55886.
52. Yan, E. C. Y.; Kazmi, M. A.; De, S.; Chang, B. S. W.; Seibert, C.; Marin, E. P.; Mathies, R. A.; Sakmar, T. P. Biochemistry 2002, 41, 3620.
53. Gascon, J. A.; Sproviero, E. M.; Batista, V. S. Acc. Chem. Res. 2006, 39, 184.
54. Fujimoto, K.; Hayashi, S.; Hasegawa, J.; Nakatsuji, H. J. Chem. Theor. Compta. 2007, 3, 605.
55. Sugihara, M.; Hufen, J.; Buss, V. Biochemistry 2006, 45, 801.
56. Saam, J.; Tajkhorshid, E.; Hayashi, S.; Schulten, K. Biophys. J. 2002, 83, 3097.
57. Yamada, A.; Kakitani, T.; Yamamoto, S.; Yamato, T. Chem. Phys. Lett. 2002, 366, 670.
58. Buss, V.; Sugihara, M.; Entel, P.; Hafer, J. Angew. Chem., Int. Ed. 2003, 42, 3245.
59. Finley, J. P.; Hirao, K. Chem. Phys. Lett. 2000, 328, 51.
60. Nakayama, K.; Nakano, H.; Hirao, K. Int. J. Quant. Chem. 1998, 66, 157.
61. Menon, S. T.; Han, M.; Sakmar, T. P. Physiol. Rev. 2001, 81, 1659.