Origin of slow relaxation following photoexcitation of W7 in myoglobin and the dynamics of its hydration layer

Journal of Physical Chemistry B

Volumn 112, Issue 50, 2008, Pages 16121-16134

  Li, Tanping ^a   Hassanali, Ali A ^a   Singer, Sherwin J ^a  

^a OHIO STATE UNIVERSITY   (United States)

Author keywords

[No Author keywords available]

Indexed keywords

HYDRATION; ISOMERS; MOLECULAR DYNAMICS; PHOTOEXCITATION; QUANTUM CHEMISTRY; RELAXATION PROCESSES;

HYDRATION LAYERS; LONG TIMES; MOLECULAR DYNAMICS SIMULATIONS; PROTEIN FLEXIBILITIES; REORIENTATION DYNAMICS; SLOW COMPONENTS; SLOW RELAXATIONS; SOLVATION DYNAMICS; STATE TRAJECTORIES; STOKES SHIFTS; UNDERLYING DYNAMICS; WATER DYNAMICS; WATER RESIDENCE TIMES;

DYNAMICS;

EID: 58149308674     PISSN: 15206106     EISSN: None     Source Type: Journal    
DOI: 10.1021/jp803042u     Document Type: Article

References (85)

1. Maroncelli. M.; Fleming, G. R. J. Chem. Phys. 1988, 89 (8), 5044.
2. Strati, R. M.; Maroncelli, M. J. Phys. Chem. 1996, 100 (31), 12981.
3. Saskin, J. S.; Chachisvilis. M.; Gupta, G.; Zewail, A. H. J. Phys. Chem. A 1998, 102 (23), 4158.
4. Pal, S. K.; Peon, J.; Zewail, A. H. PNAS 2002, 99 (4), 1763.
5. Pal. S. K.; Peon. J.; Bagchi. B.; Zewail. A. H. J. Phys. Chem. B 2002, 106 (48), 12376.
6. Pal. S.; Zewail. A. Chem. Rev. 2004, 104 (4), 2099.
7. Nandi, N.; Bagchi, B. J. Phys. Chem. B 1997, 101 (50), 10954.
8. Nandi, N.: Bagchi. B. J. Phys. Chem. A 1998, 102 (43), 8217.
9. Nandi, N.; Bhattacharyya, K.; Bagchi, B. Chem. Rev. 2000, 100 (6), 2013.
10. Bandyopadhvay, S.; Chakraborty,. S.; Balasubramanian, S.; Pal, S.; Bagchi, B. J. Phys. Chem. B 2004, 108 (33), 12608.
11. Bandyopadhvay. S.; Chakraborty, S.; Balasubramanian, S.; Bagchi, B. J. Am. Chem. Soc. 2005, 127 (11), 4071.
12. Bagchi, B. Chem. Rev. 2005, 105 (9), 3197.
13. Halle. B. Phil. Trans. R. Soc. London 2004. B359 (1448), 1207.
14. Nilsson, L.; Halle, B. Proc. Natl. Acad Sci. U.S.A. 2005, 102 (39), 13867.
15. Vitkup. D.; Ringe, D.; Petsko, G. A.; Karplus, M. Nat. Struct. Biol. 2000, 7 (1), 34.
16. Tarek, M.; Tobias, D. J. Phys. Rev. Lett. 2002, 88 (13), 138101.
17. Tournier, A. L.; Xu, J.; Smith, J. C. Biophys. J. 2003, 85 (3), 1871.
18. Senapati, S.; Berkowitz, M. L. J. Chem. Phys. 2003, 118 (4), 1937.
19. Bhide, S. Y.; Berkowitz. M. L. J. Chem. Phys. 2006, 125 (9), 094713.
20. Li, T.; Hassanali, A. A.; Singer, S. J. (unpublished results).
21. Li. T.; Hassanali, A. A.; Kao, Y.-T.; Zhong. D.; Singer, S. J. J. Am. Chem. Soc. 2007, 129 (11), 3376-3382.
22. Pal, S.; Balasubramanian, S.; Bagchi, B. Phys. Rev. 2003, E67 (6), 061502.
23. Berendsen, H. J. C.; van der Spoel, D.; van Dranen, R. Comput. Phys. Commun. 1995, 91 (1-3), 43.
24. Lindahl, E.; Hess. B.; van der Spoel, D. J. Mol. Mod. 2001, 7 (8), 306.
25. van der Spoel, D.; Lindahl, E.; Hess, B.; van Buuren, A. R.; Apol, E.; Meulenhoff, P. J.; Tieleman, D. P.; Sijbers, A. L. T. M.; Eeenstra, K. A.; van Drunen, R.; Berendsen, H. J. C. Gromacs user manual version 3.2, 2004.
26. van Gunsteren, W. F.; Billeter, S. R.; Eising, A. A.; Hünenberger, P. H.; Krüger, P.; Mark, A. E.; Scott, W. R. P.; Tironi, I. G. Biomolecular simulation: The gromos96 manual and user guide, 1996.
27. Daura, X.; Suter, R.; van Gunsteren. W. F. J. Chem. Phys. 1999, 110 (6), 3049.
28. Hassanali, A. A.; Li. T.; Zhong. D.; Singer, S. J. J. Phys. Chem. B 2006, 110 (21), 10497.
29. Darden, T.; York, D.; Pedersen, L. J. Chem. Phys. 1993, 98 (12), 10089-10092.
30. Perera, U. E. L.; Berkowitz, M. L.; Darden, T.; Lee, H.; Pedersen, L. G. J. Chem. Phys. 1995, 103 (19), 8577-8593.
31. Hess, B.; Bekker, H.; Berendsen, H. J. C.; Fraaije, J. G. E. M. J. Comp. Chem. 1997, 18 (12), 1463.
32. Nosé, S. Mol. Phys. 1984, 52, 255.
33. Nosé, S. J. Chem. Phys. 1984, 81 (1), 511.
34. Hoover, W. G. Phys. Rev. 1985, A31 (3), 1695.
35. Berman. H. M.; Westbrook, J.; Feng, Z.; Gilliland, G.; Bhat, T. N.; Wetssig, H.; Shindyalov, I. N.: Bourne. P. E. Nucleic Acids Res. 2000, 28 (1), 235-242.
36. Sobolewski, A. L.; Domcke. W. Chem. Phys. Lett. 1999, 315 (3-4), 293.
37. Qiu, W.; Zhang, L.; Kao, Y.-T.; Lu, W.; Li, T.; Kim, J.; Sollenberger, G. M.; Wang, L.; Zhong, D. J. Phys. Chem. 2005, B109 (35), 16901.
38. Lu. W.; Kim. J.; Qiu. W.; Zhong. D. Chem. Phys. Lett. 2004, 388 (1-3), 120.
39. Levy, R. M.; Sheridan, R. P.; Keepers, J. W.; Dubey, G. S.; Swaminathan, S.; Karplus, M. Biophys. J. 1985, 48 (3), 509.
40. Henry, E. R.; Eaton, W. A.; Hochstrasser, R. M. Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 1986, 83 (23), 8982.
41. Henrv, E. R.; Hochstrasser. R. M. Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 1987, 84 (17), 6142.
42. Elber, R.; Karplus, M. Science 1987, 235 (4786), 318.
43. Janes, S. M.; Holtom, G.; Ascenzi, P.; Brunori, M.; Hochstrasser, R. M. Biophys. J. 1987, 51 (4), 661.
44. Brooks, C. L. J., III Mol. Biol. 1992, 227 (2), 375.
45. Steinbach. P. J.; Brooks, B. R. Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 1993, 90 (19), 9135.
46. Furois-Corbin. S.; Smith, J. C.; Kneller, G. R. Proteins: Struct., Fund., Genet. 1993, 16 (2), 141.
47. Schaad, O.; Zhou, H.-Z.; Szabo, A.; Eaton, W. A.; Henry, E. R. Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 1993, 90 (20), 9547.
48. Clarage. J. B.; Romo, T.; Andrews, B. K.; Pettitt, B. M.; Phillips, G. N., Jr. Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 1995, 92 (8), 3288.
49. Hirst. J. D.; Brooks, C. L., III Biochemistry 1995, 34 (23), 7614.
50. Simonson, T.; Brooks, C. L., III J. Am. Chem. Soc. 1996, 118 (35), 8452.
51. MacKerell, A. D., Jr.; Bashford, D.; Bellott, M.; Dunbrack, R. L., Jr.; Evanseck, J. D.; Field, M. J.; Fischer, S.; Gao, J.; Guo, H.; Ha, S.; Joseph-McCarthy, D.; Kuchnir, L.; Kuczera, K.; Lau, F. T. K.; Mattos, C.; Michnick, S.; Ngo, T.; Nguyen, D. T.; Prodhom, B.; Reiher, W. E., III; Roux, B.; Schlenkrich, M.; Smith, J. C.; Stote, R.; Straub, J.; Watanabe, M.; Wiorkiewicz-Kuczera, J.; Yin, D.; Karplus, M. J. Phys. Chem. B 1998, 102 (18), 3586.
52. Meller, J.; Elber, R. Biophys. J. 1998, 74 (2), 789.
53. Sagnella. D. E.; Straub. J. E.; Jackson, T. A.; Lim, M.; Anfinrud, P. A. Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 1999, 96 (25), 14324.
54. Rovira, C.; Parrinello, M. Int. J. Quantum Chem. 2000, 80 (6), 1172.
55. Makarov. V. A.; Andrews, B. K.; Smith, P. E.; Pettitt, B. M. Biophys. J. 2000, 79 (6), 2966.
56. Tcherkasskava. O.; Ptitsvn, O. B.; Knutson, J. R. Biochemistry 2000, 39 (7), 1879.
57. Rovira, C.; Schulze, B.; Eichinger, M.; Evanseck, J. D.; Parrinello, M. Biophys. J. 2001, 81 (1), 435.
58. Merchant, K. A.; Thompson, D. E.; Xu, Q.-H.; Williams, R. B.; Loring, R. F.; Fayer, M. D. Biophys. J. 2002, 82 (6), 3277.
59. Tournier, A. L.; Smith, J. C. Phys. Rev. Lett. 2003, 91 (20), 208106.
60. Aschi, M.; Zazza, C.; Spezia, R.; Bossa. C.; Di Nola. A.; Pad. M.; Amadei, A. J. Comput. Chem. 2004, 25 (7), 974.
61. Bossa, C.; Anselmi, M.; Andrea Amadei, D. R.; Vallone, B.; Brunori, M.; Di Nola, A. Biophys. J. 2004, 86 (6), 3855.
62. Gu. W.; Schoenborn. B. P. Proteins: Struct., Fund., Genet. 2004,22 (1). 20.
63. Sheu, S.-Y. J. Chem. Phys. 2006, 124 (15), 154711.
64. R.Gunner, M.; Saleh, M. A.; Cross, E.; ud Doula, A.; Wise, M. Biophys. J. 2000, 78 (3), 1126-1144.
65. Avbelj. F. J. Mol. Biol. 2000, 300 (5), 1361-1375.
66. Avbelj, F.; Baldwin, R. L. Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 2003, 100 (10), 5742-5747.
67. Ripoll, D. R.; Vila, J. A.; Scheraga, H. A. Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 2005, 102 (21), 7559-7564.
68. Frauenfelder, H.; Alberding, N. A.; Ansari, A.; Braunstein, D.; Cowen, B. R.; Hong, M. K.; Iben, 1. E. T.; Johnson, J. B.; Luck, S.; Marden, M. C: Mourant, J. R.; Ormos, P.; Reinisch, L.; Scholl, R.; Schulte, A.; Shyansunder, E.; Sorensen, L. B.; Steinbach, P. J.; Xie, A.; Young, R. D.; Yue, K. T. J. Phys. Chem. 1990, 94 (3), 1024.
69. Flyvbjerg, H.; Petersen, H. G. J. Chem. Phys. 1989. 91 (1), 461.
70. Carter, E. A.; Hynes, J. T. J. Chem. Phys. 1991, 94 (9), 5961.
71. Strait, R. M.; Cho, M. J. Chem. Phys. 1994, 100 (9), 6700.
72. Fenimore, P. W.; Frauenfelder, H.; McMahon, B. H.; Parak, F. G. Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 2002, 99 (25), 16047.
73. Fenimore, P. W.; Frauenfelder, H.; McMahon, B. H.; Young, R. D. Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 2004, 101 (40), 14408.
74. Smith, J. C.; Merzel. F.; Bondar. A.-N.; Tournier. A.; Fischer, S. Phil. Trans. R. Soc. London 2004, B359 (1448), 1181.
75. Zhong, D. unpublished, 2006.
76. Ichiye, T.; Karplus, M. Biochemistry 1983, 22 (12), 2884.
77. Bismuto, E.; Gratton, E.; Sirangelo. I.; Irace. G. Eur. J. Biochem. 1993, 218 (1), 213-219.
78. Rischel. C.; Thyberg, P.; Rigler, R.; Poulsen. F. M. J. Mol. Biol. 1996, 257 (4), 877.
79. Zhong, D.; Pal, S. K.; Zhang, D.; Chan, S. I.; Zewail, A. H. Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 2002, 99 (1), 13.
80. Shen, X.; Knutson, J. J. Phys. Chem. 2001, B105 (26), 6260.
81. Branne, R. M.; Liepinsh, E.; Otting, G.; Wüthrich, K.; van Gunsteren, W. F. J. Mol Biol. 1993, 231 (4), 1040.
82. Pizzitutti, F.; Marchi, M.; Sterpone, F.; Rossky, P. J. J. Phys. Chem. B 2007, 111 (26), 7584-7590.
83. Priti Hansia, Saraswathi Vishveshwara, S. K. P. Chem. Phys. Lett. 2006, 420 (4-6), 512-517.
84. Ajay Kumar Shaw, Rupa Sarkar, D. B. S. H. A. M. S. K. P. J. Photochem. Photobiol. A: Chem. 2006, 185 (1), 76-85.
85. Caliskan, G.; Mechtani, D.; Roh, J. H.; Kisliuk, A.; Sokolov, A. P.; Azzam, S.; Cicerone, M. T.; Lin-Gibson, S.; Peral, I. J. Chem. Phys. 2004, 121 (4), 1978-1983.