Temperature dependence of electron transfer to the M-side bacteriopheophytin in Rhodobacter capsulatus reaction centers

Journal of Physical Chemistry B

Volumn 112, Issue 17, 2008, Pages 5487-5499

  Chuang, Jessica I ^a,c   Boxer, Steven G ^a   Holten, Dewey ^b   Kirmaier, Christine ^b  

^a STANFORD UNIVERSITY   (United States)

^b WASHINGTON UNIVERSITY   (United States)

^c UNIVERSITY OF CALIFORNIA   (United States)

Author keywords

[No Author keywords available]

Indexed keywords

BACTERIOPHEOPHYTIN; ELECTRON TRANSFER (ET); REACTION CENTER (RC); RHODOBACTER CAPSULATUS; SUBPICOSECOND; TEMPERATURE DEPENDENCES; TIME-RESOLVED ABSORPTION MEASUREMENTS;

ABSORPTION;

EID: 47149105242     PISSN: 15206106     EISSN: None     Source Type: Journal    
DOI: 10.1021/jp800082m     Document Type: Article

References (121)

1. Deisenhofer, J.; Epp, O.; Miki, K.; Huber, R.; Michel, H. Nature 1985, 318, 618-624.
2. Allen, J. P.; Feher, G.; Yeates, T. O.; Komiya, H.; Rees, D. C. Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 1987, 84, 5730-5734.
3. Allen, J. P.; Feher, G.; Yeates, T. O.; Komiya, H.; Rees, D. C. Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 1987, 84, 6162-6166.
4. Yeates, T. O.; Komiya, H.; Chirino, A.; Rees, D. C.; Allen, J. P.; Feher, G. Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 1988, 85, 7993-7997.
5. El-Kabbani, O.; Chang, C. H.; Tiede, D. M.; Norris, J. R.; Schiffer, M. Biochemistry 1991, 30, 5361-5369.
6. Ermler, U.; Fritsch, G.; Buchanan, S. K.; Michel, H. Structure 1994, 2, 925-936.
7. Woodbury, N. W.; Becker, M.; Middendorf, D.; Parson, W. W. Biochemistry 1985, 24, 7516-7521.
8. Martin, J. L.; Breton, J.; Hoff, A. J.; Migus, A.; Antonetti, A. Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 1986, 83, 957-961.
9. Breton, J.; Martin, J. L.; Migus, A.; Antonetti, A.; Orszag, A. Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 1988, 83, 5121-5125.
10. McDowell, L. M.; Kirmaier, C.; Holten, D. J. Phys. Chem. 1991, 95, 3379-3383.
11. Fleming, G. R.; Martin, J. L.; Breton, J. Nature 1988, 333, 190-192.
12. Nagarajan, V.; Parson, W. W.; Gaul, D.; Schenck, C. Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 1990, 87, 7888-7892.
13. Lauterwasser, C.; Finkele, U.; Scheer, H.; Zinth, W. Chem. Phys. Lett. 1991, 183, 471-477.
14. Huppman, P.; Arlt, T.; Penzkofer, H.; Schmidt, S.; Bibikova, M.; Dohse, B.; Oesterhelt, D.; Wachtveit, J.; Zinth, W. Biophys. J. 2002, 82, 3186-3197.
15. Kirmaier, C.; Holten, D.; Parson, W. W. Biochim. Biophys. Acta 1985, 810, 33-48.
16. Kirmaier, C.; Holten, D. Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 1990, 97, 3522-3556.
17. Chan, C.-K.; Chen, L. X.-Q.; DiMagno, T. J.; Hanson, D. K.; Nance, S. L.; Schiffer, M.; Norris, J. R.; Fleming, G. R. Chem. Phys. Lett. 1991, 176, 366-372.
18. Vos, M. H.; Lambry, J. C.; Robles, S. J.; Youvan, D. C.; Breton, J.; Martin, J. L. Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 1991, 88, 8885-8889.
19. Du, M.; Rosenthal, S. J.; Xie, X.; DiMagno, T. J.; Schmidt, M.; Hanson, D. K.; Schiffer, M.; Norris, J. R.; Fleming, G. R. Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 1992, 89, 8517-8521.
20. Taguchi, A. K.; Stocker, J. W.; Alden, R. G.; Causgrove, T. P.; Peloquin, J. M.; Boxer, S. G.; Woodbury, N. W. Biochemistry 1992, 31, 10345-10355.
21. Small, G. J.; Hayes, J. M.; Silbey, R. J. J. Phys. Chem. 1992, 96, 7499-7501.
22. Vos, M. H.; Lambry, J. C.; Robles, S. J.; Youvan, D. C.; Breton, J.; Martin, J. L. Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 1992, 89, 613-617.
23. Hamm, P.; Gray, K. A.; Oesterhelt, D.; Feick, R.; Scheer, H.; Zinth, W. Biochim. Biophys. Acta 1993, 1142, 99-105.
24. Jia, Y.; DiMagno, T. J.; Chan, C.-K.; Wang, Z.; Du, M.; Hanson, D. K.; Schiffer, M.; Norris, J. R.; Fleming, G. R.; Popov, M. S. J. Phys. Chem. 1993, 97, 13180-13191.
25. Wang, Z. Y.; Pearlstein, R. M.; Jia, Y. W.; Fleming, G. R.; Norris, J. R. Chem. Phys. 1993, 176, 421-425.
26. Ogrodnik, A.; Keupp, W.; Volk, M.; Aumeier, G.: Michel-Beyerle, M. E. J. Phys. Chem. 1994, 98, 3432-3439.
27. Rautter, J.; Lendzian, F.; Lubitz, W.; Wang, S.; Allen, J. P. Biochemistry 1994, 33, 12077-12084.
28. Wang, S.; Lin, S.; Woodbury, N. W.; Allen, J. P. Photosynth. Res. 1994, 42, 203-215.
29. Bixon, M.; Jortner, J.; Michel-Beyerle, M. E. Chem. Phys. 1995, 197, 389-404.
30. Stanley, R. J.; Boxer, S. G. J. Phys. Chem. 1995, 99, 859-863.
31. Beekman, L. M. P.; van Stokkum, I. H. M.; Monshouwer, R.; Rijnders, A. J.; McGlynn, P.; Visschers, R. W.; Jones, M. R.; van Grondelle, R. J. Phys. Chem. 1996, 100, 7256-7268.
32. Gast, P.; Hemelrijk, P. W.; VanGorkom, H. J.; Hoff, A. J. Eur. J. Biochem. 1996, 239, 805-809.
33. Lin, S.; Xiao, W.; Eastman, J. E.; Taguchi. A. K. W.; Woodbury, N. W. Biochemistry 1996, 35, 3187-3196.
34. Kalman, L.; Maroti, P. Biochemistry 1997, 36, 15269-15276.
35. Laible, P. D.; Greenfield, S. R.; Wasielewski, M. R.; Hanson, D. K.; Pearlstein, R. M. Biochemistry 1997, 36, 8677-8685.
36. Muh, F.; Rautter, J.; Lubitz. W. Biochemistry 1997, 36, 4155-4162.
37. Lin, S.; Jackson, J.; Taguchi, A. K. W.; Woodbury. N. W. J. Phys. Chem. B 1998, 102, 4016-4022.
38. Eastman, J. E.; Taguchi, A. K. W.; Lin, S.; Jackson, J. A.; Woodbury, N. W. Biochemistry 2000, 39, 14787-14798.
39. Kirmaier, C.; Laible, P. D.; Hinden, E.; Hanson, D. K.; Holten, D. Chem. Phys. 2003, 294, 305-318.
40. Baciou, L.; Sebban, P. Photochem. Photobiol. 1995, 62, 271-278.
41. Sebban, P.; Wraight, C. A. Biochim. Biophys. Acta 1989, 974, 54-65.
42. Gao, J.-L.; Shopes. R. J.; Wraight, C. A. Biochim. Biophys. Acta 1991, 1056, 259-272.
43. Becker, M.; Nagarajan, V.; Middendorf, D.; Parson. W. W.; Martin, J. E.; Blankenship, R. E. Biochim. Biophys. Acta 1991, 1057. 299-312.
44. Muh, F.; Schulz, C.; Schlodder, E.; Jones, M. R.; Rautter, J.; Kuhn, M.; Lubitz, W. Photosynth. Res. 1998, 55, 199-205.
45. Muller, M. G.; Griebenow, K.; Holzarth, A. R. Chem. Phys. Lett. 1992, 199, 465-469.
46. Beekman, L. M. P.; Visschers, R. W.; Monshouwer, R.; Heer-Dawson, M.; Mattioli, T. A.; McGlynn, P.; Hunter, C. N.; Robert, B.; Van Stokkum, I. H. M.; Van Grondelle, R.; Jones, M. R. Biochemistry 1995, 34, 14712-14721.
47. Haffa, A. L. M.; Lin, S.; Williams, J. C.; Bowen, B. P.; Taguchi, A. K. W.; Allen, J. P.; Woodbury, N. W. J. Phys. Chem. B 2004, 108, 4-7.
48. Tiede, D. M.; Kellogg, E. C.; Breton, J. Biochim. Biophys. Acta 1987, 892, 294-302.
49. Parot, P.; Thiery. J.; Vermeglio, A. Biochim. Biophys. Acta 1987, 893, 534-543.
50. Parson, W. W.; Chu, Z. T.; Warshel, A. Biochim. Biophys. Acta 1990, 1017, 251-272.
51. Alden, R. G.; Parson, W. W.; Chu, Z. T.; Warshel, A. J. Phys. Chem. 1996, 100, 16761-16770.
52. Gunner, M. R.; Nicholls, A.; Honig, B. J. Phys. Chem. 1996, 100, 4211-4291.
53. Thompson, M. A.; Zerner, M. J. Am. Chem. Soc. 1991, 113, 8210-8215.
54. Blomberg, M. R. A.; Siegbahn, P. E. M.; Babcock, G. T. J. Am. Chem. Soc. 1998, 120, 8812-8824.
55. Steffen, M. A.; Lao, K.; Boxer, S. G. Science 1994, 264, 810-816.
56. Palaniappan, V.; Bocian, D. J. Am. Chem. Soc. 1995, 117, 3647-3648.
57. van Dijk, B.; Hoff, A. J.; Shkuropatov, A. Y. J. Phys. Chem. B 1998, 102, 8091-8099.
58. Fajer, J.; Borg, D. C.; Forman, A.; Dolphin, D.; Felton, R. H. J. Am. Chem. Soc. 1973, 95, 2739-2741.
59. Fajer, J.; Brune, D. C.; Davis, M. S.; Forman, A.; Spaulding, L. D. Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 1975, 72, 4956-4960.
60. Cotton, T. M.; Van Duyne, R. P. J. Am. Chem. Soc. 1979, 101, 7605-7612.
61. Felton, R. H. Primary Redox Reactions of Metalloporphyrins. In The Porphyrins; Dolphin, D. Ed.; Academic Press: New York, 1978; Vol. V, pp 53-125.
62. Schmidt, S.; Arlt, T.; Hamm, P.; Huber, H.; Nagele, T.; Wachtveitl, J.; Zinth, W.; Meyer, M.; Scheer, H. Spectrochim. Acta, Part A 1995, 51, 1565-1578.
63. Schmidt, S.; Arlt, T.; Hamm, P.; Huber, H.; Nagele, T.; Wachtveitl, J.; Meyer, H.; Scheer, H.; Zinth, W. Chem. Phys. Lett. 1994, 223, 116-120.
64. Arlt, T.; Schmidt, S.; Kaiser, W.; Lauterwasser, C.; Meyer, M.; Scheer, H.; Zinth, W. Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 1993, 90, 11757-11761.
65. Holzwarth, A. R.; Muller, M. G. Biochemistry 1996, 35, 11802-11831.
66. Shuvalov, V. A.; Yakovlev, A. G. Biol. Membr. 1998, 15, 455-460.
67. Katilius, E.; Babendure, J. L.; Lin, S.; Woodbury, N. W. Photosynth. Res. 2004, 81, 165-180.
68. Roberts, J. A.; Holten, D.; Kirmaier, C. J. Phys. Chem. B 2001, 105, 5575-5584.
69. Kirmaier, C.; Gaul, D.; DeBey, R.; Holten, D.; Schenck, C. C. Science 1991, 251, 922-927.
70. Heller, B. A.; Holten, D.; Kirmaier, C Science 1995, 269, 940-945.
71. Volk, M.; Aumeier, G.; Langenbacher, T.; Feick, R.; Ogrodnik, A.; Michel-Beyerle, M. E. J. Phys. Chem. B 1998, 102, 735-751.
72. Gunner, M. Curr. Top. Bioenerg. 1991, 16, 319-367.
73. Goldstein, R. A.; Boxer, S. G. Biochim. Biophys. Acta 1989, 977, 78-86.
74. Peloquin, J. M.; Williams, J. C.; Lin, X.; Alden, R. G.; Taguchi, A. K. W.; Allen, J. P.; Woodbury, N. W. Biochemistry 1994, 33, 8089-8100.
75. Hartwich, G.; Lossau, H.; Michel-Beyerle, M. E.; Ogrodnik, A. J. Phys. Chem. B 1998, 102, 3815-3820.
76. Katilius, E.; Katiliene, Z.; Lin, S.; Taguchi, A. K. W.; Woodbury, N. W. J. Phys. Chem. B 2002, 106, 1471-1475.
77. Katilius, E.; Katiliene, Z.; Lin, S.; Taguchi, A. K. W.; Woodbury, N. W. J. Phys. Chem. B 2002, 106, 12344-12350.
78. Katilius, E.; Babendure, J. L.; Katiliene, Z.; Lin, S.; Taguchi, A. K.; Woodbury, N. W. J. Phys. Chem. 5 2003, 107, 12029-12034.
79. Kirmaier, C.; He, C.: Holten, D. Biochemistry 2001, 40, 12132-12139.
80. Wakeham, M. C.: Jones, M. R. Biochem. Soc. Trans. 2005, 133, 851-857.
81. Kee, H. L.; Laible, P. D.; Bautista, J. A.; Hanson, D. K.; Holten, D.; Kirmaier, C. Biochemistry 2006, 45, 7314-7322.
82. de Boer, A. L.; Neerken, S.; de Wijn, R.; Permentier, H. P.; Gast, P.; Vijgenboom, E.; Hoff, A. J. Biochemistry 2002, 41, 3081-3088.
83. de Boer, A. L.; Neerken, S.; de Wijn, R.; Permentier, H. P.; Gast, P.; Vijgenboom, E.; Hoff, A. J. Photosynth. Res. 2002, 71, 221-239.
84. Paddock, M. L.; Chang, C.; Xu, Q.; Abresch, E. C.; Axelrod, H. L.: Feher, G.; Okamura, M. Y. Biochemistry 2005, 44, 6920-6928.
85. Paddock, M. L.; Flores, M.; Isaacson, R.; Chang, C.; Abresch, E. C.; Selvaduray, P.; Okamura, M. Y. Biochemistry 2006, 45, 14032-14042.
86. Czarnecki, K.; Kirmaier, C.; Holten, D.; Bocian, D. F. J. Phys. Chem. A 1999, 103, 2235-2246.
87. Marchanka, A.; Paddock, M.; Lubitz, W.; van Gastel, M. Biochemistry 2007, 46, 14782-14794.
88. Pudlak, M. J. Chem. Phys. 2003, 118, 1876-1882.
89. Chuang, J. I.; Boxer, S. G.; Holten, D.; Kirmaier, C Biochemistry 2006, 45, 3845-3851.
90. Breton, J.; Martin, J. L.; Lambry, J. C.; Robles, S. J.; Youvan, D. C. Ground State and Femtosecond Transient Absorption Spectroscopy of a Mutant of Rhodobacter capsulatus which Lacks the Initial Electron Acceptor Bacteriopheophyrin. In Structure and Function of Bacterial Photosynthetic Reaction Centers; Michel-Beyerle, M. E., Ed.; Springer-Verlag: New York, 1990; pp 293-302.
91. Robles, S. J.; Breton, J.; Youvan, D. C. Science 1990, 248, 1402-1405.
92. Watson, A. J.; Fyfe, P. K.; Frolov, D.; Wakeham, M. C.; Nabedryk, E.; Van Grondelle, R.; Breton, J.; Jones, M. R. Biochim. Biophys. Acta 2005, 1710, 34-46.
93. Fyfe, P. K.; Potter, J. A.; Cheng, J.; Williams, C. M.; Watson, A. J.; Jones, M. R. Biochemistry 2007, 46, 10461-10472.
94. Stanley, R. J.; King, B.; Boxer, S. G. J. Phys. Chem. 1996, 100, 12052-12059.
95. Kirmaier, C.; Holten, D. Biochemistry 1991, 30, 609-613.
96. Parson, W. W.; Warshel, A. J. Am. Chem. Soc 1987, 109, 6152-6163.
97. Eberl, U.; Gilbert, M.; Keupp, W.; Langenbacher, T.; Siegl, J.; Sinning, I.; Ogrodnik, A.; Robles, S. J.; Breton, J.; Youvan, D. C.; Michel-Beyerle, M. E. Fast Internal Conversion in Bacteriochlorophyll Dimers. In The Photosynthetic Reaction Center II; Vermeglio, A., Breton, J., Eds.; 1992; pp 253-260.
98. Bylina, E. J.; Kirmaier, C.; McDowell, L. M.; Holten, D.; Youvan, D. C. Nature 1988, 336, 182-184.
99. Kirmaier, C.; Laporte, L.; Schenck, C. C.; Holten, D. J. Phys. Chem. 1995, 99, 8903-8909.
100. Kirmaier, C.; Cua, A.; He, C.; Holten, D.; Bocian, D. F. J. Phys. Chem. B 2002, 106, 495-503.
101. Muh, F.; Williams, J. C.; Allen, J. P.; Lubitz, W. Biochemistry 1998, 37, 13066-13074.
102. Peloquin, J. M.; Lin, S.; Taguchi, A. K. W.; Woodbury, N. W. J. Phys. Chem. 1995, 99, 1349-1356.
103. Peloquin, J. M.; Lin, S.; Taguchi, A. K. W.; Woodbury, N. W. J. Phys. Chem. 1996, 100, 1428-14235.
104. Lin, S.; Taguchi, A. K. W.; Woodbury, N. W. J. Phys. Chem. 1996, 42, 17067-17078.
105. Woodbury, N. W.; Peloquin, J. M.; Alden, R. G.; Lin, X.; Lin, S.; Taguchi, A. K. W.; Williams, J. C.; Allen, J. P. Biochemistry 1994, 33, 8101-8112.
106. Wang, H. Y.; Lin, S.; Allen, J. P.; Williams, J. C.; Blankert, S.; Laser, C.; Woodbury, N. W. Science 2007, 316, 747-750.
107. Gehlen, J. N.; Marchi, M.; Chandler, D. Science 1994, 263, 499-502.
108. Kirmaier, C.; Bylina, E. J.; Youvan, D. C.; Holten, D. Chem. Phys. Lett. 1989, 159, 251-257.
109. McDowell, L. M.; Kirmaier, C.; Holten, D. Biochim. Biophys. Acta 1990, 1020, 239-246.
110. McDowell, L. M.; Gaul, D.; Kirmaier, C.; Holten, D.; Schenck, C. C. Biochemistry 1991, 30, 8315-8322.
111. Laporte, L. L.; Palaniappan, V.; Davis, D. G.; Kirmaier, C.; Schenck, C. C.; Holten, D.; Bocian, D. F. J. Phys. Chem. 1996, 100, 17696-17707.
112. de Winter, A.; Boxer, S. G. J. Phys. Chem. A 2003, 107, 3341-3350.
113. Parson, W. W.; Clayton, R. K.; Cogdell, R. J. Biochim. Biophys. Acta 1975, 387, 265-278.
114. Chidsey, C. E. D.; Kirmaier, C.; Holten, D.; Boxer, S. G. Biochim. Biophys. Acta 1984, 766, 424-437.
115. Woodbury, N. W.; Parson, W. W. Biochim. Biophys. Acta 1984, 767, 345-361.
116. Tang, C.-K.; Williams, J. C.; Taguchi, A. K. W.; Allen, J. P.; Woodbury. N. W. Biochemistry 1999, 38, 8794-8799.
117. Jortner, J. J. Am. Chem. Soc. 1980, 102, 6676-6686.
118. Sari, A. Biochim. Biophys. Acta 1980, 589, 71-83.
119. Kakitani, T.; Kakitani, H. Biochim. Biophys. Acta 1981, 635, 498-514.
120. Marcus, R. A.; Sutin, N. Biochim. Biophys. Acta 1985, 811, 295-322.
121. Parson, W. W.; Warshel, A. J. Phys. Chem. B 2004, 108, 10474-10483.