Structural effects on the ultrafast photoisomerization of photoactive yellow protein. Transient absorption spectroscopy of two point mutants

Journal of Physical Chemistry C

Volumn 113, Issue 27, 2009, Pages 11605-11613

  Changenet Barret, Pascale ^a   Plaza, Pascal ^a   Martin, Monique M ^a   Chosrowjan, Haik ^b   Taniguchi, Seiji ^b   Mataga, Noboru ^b   Imamoto, Yasushi ^c   Kataoka, Mikio ^d  

^a ECOLE NORMALE SUPÉRIEURE   (France)

^b INSTITUTE FOR LASER TECHNOLOGY   (Japan)

^c KYOTO UNIVERSITY   (Japan)

^d NARA INSTITUTE OF SCIENCE AND TECHNOLOGY   (Japan)

Author keywords

[No Author keywords available]

Indexed keywords

ABSORPTION SPECTROSCOPY; CHROMOPHORES; GROUND STATE; HYDROGEN BONDS; ISOMERIZATION; ISOMERS; PROTEINS;

HYDROGEN BOND NETWORKS; ISOMERIZATION YIELDS; LOCAL ENVIRONMENTS; PHOTOACTIVE YELLOW PROTEINS; PHOTOINDUCED PROCESS; STRUCTURAL EFFECT; TRANSIENT ABSORPTION SPECTRA; TRANSIENT ABSORPTION SPECTROSCOPIES;

EXCITED STATES;

EID: 67650844974     PISSN: 19327447     EISSN: 19327455     Source Type: Journal    
DOI: 10.1021/jp901343x     Document Type: Article

References (71)

1. Ujj, L.; Devanathan, S.; Meyer, T. E.; Cusanovich, M. A.; Tollin. G.; Atkinson, G. H. Biophys. J. 1998, 75, 406.
2. Devanathan, S.; Pacheco, A.; Ujj, L.; Cusanovich, M. A.; Tollin, G.; Lin, S.; Woodbury, N. Biophys. J. 1999, 77, 1017.
3. Imamoto, Y.; Kataoka, M.; Tokunaga, F.; Asahi, T.; Masuhara, H. Biochemistry 2001, 40, 6047.
4. Gensch, T.; Gradinaru, C. C.; van Stokkum, I. H. M.; Hendriks, J.; Hellingwerf, K. J.; van Grondelle, R. Chem. Phys. Lett. 2002, 356, 347.
5. Larsen, D. S.; van Stokkum, I. H. M.; Vengris, M.; van der Horst, M. A.; de Weerd, F. L.; Hellingwerf, K. J.; van Grondelle, R. Biophys. J. 2004, 87, 1858.
6. Kort, R.; Hellingwerf, K. J.; Ravelli, R. B. G. J. Biol. Chem. 2004, 279, 26417.
7. Groot, M.-L.; van Wilderen, L. J. G. W.; Larsen, D. S.; van der Horst, M. A.; van Stokkum, I. H. M.; Hellingwerf, K. J.; van Grondelle, R. Biochemistry 2003, 42, 10054.
8. Changenet-Barret, P.; Espagne, A.; Plaza, P.; Hellingwerf, K. J.; Martin, M. M. New J. Chem. 2005, 4, 527.
9. Larsen, D. S.; van Grondelle, R. Chem Phys Chem 2005, 6, 828.
10. Heyne, K.; Mohammed, O. F.; Usman, A.; Dreyer, J.; Nibbering, E. T. J.; Cusanovich, M. A. J. Am. Chem. Soc. 2005, 127, 18100.
11. Changenet-Barret, P.; Plaza, P.; Martin, M. M.; Chosrowjan, H.; Taniguchi, S.; Mataga, N.; Imamoto, Y.; Kataoka, M. Chem. Phys. Lett. 2007, 434, 320.
12. Sprenger, W. W.; Hoff, W. D.; Armitage, J. P.; Hellingwerf, K. J. J. Bacteriol. 1993, 175, 3096.
13. Cusanovich, M. A.; Meyer, T. E. Biochem. 2003, 42, 4759.
14. Hellingwerf, K. J.; Hendriks, J.; Gensch, T. J. Phys. Chem. A 2003, 107, 1082.
15. Hendriks, J.; Hellingwerf, K. J. Photoactive Yellow Protein, the prototype xanthopsin In CRC handbook of organic photochemistry and photobiology, 2nd ed.; Horspool, W., Lenci, F., Eds.; CRC Press: Boca Raton, FL, 2003; p 123.
16. Chosrowjan, H.; Mataga, N.; Shibata, Y.; Imamoto, Y.; Tokunaga, F. J. Phys. Chem. B 1998, 102, 7695.
17. Mataga, N.; Chosrowjan, H.; Taniguchi, S.; Hamada, N.; Tokunaga, F.; Imamoto, Y.; Kataoka, M. Phys. Chem. Chem. Phys. 2003, 5, 2454.
18. Premvardhan, L. L.; van der Horst, M. A.; Hellingwerf, K. J.; van Grondelle, R. Biophys. J. 2003, 848, 3226.
19. Genick, U. K.; Soltis, S. M.; Kuhn, P.; Canestrelli, I. L.; Getzoff, E. D. Nature (London) 1998, 392, 206.
20. Ren, Z.; Perman, B.; Srajer, V.; Teng, T.-Y.; Pradervand, C.; Bourgeois, D.; Schotte, F.; Ursby, T.; Kort, R.; Wulff, M.; Moffat, K. Biochemistry 2001, 40, 13788.
21. Ihee, H.; Rajagopal, S.; Srajer, V.; Pahl, R.; Anderson, S.; Schmidt, M.; Schotte, F.; Anfinrud, P. A.; Wulff, M.; Moffat, K. Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 2005, 102, 7145.
22. van Brederode, M. E.; Gensh, T.; Hoff, W. D.; Hellingwerf, K. J.; Braslavsky, S. E. Biophys. J. 1995, 68, 1101.
23. Gensch, T.; Hellingwerf, K. J.; Braslavsky, S. E.; Schaffner, K. J. Phys. Chem. A 1998, 102, 5398.
24. van Wilderen, L. J. G. W.; van der Horst, M. A.; van Stokkum, I. H. M.; Hellingwerf, K. J.; van Grondelle, R.; Groot, M.-L. Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 2006, 103, 15050.
25. Changenet-Barret, P.; Espagne, A.; Katsonis, N.; Charier, S.; Baudin, J.-B.; Jullien, L.; Plaza, P.; Martin, M. M. Chem. Phys. Lett. 2002, 365, 285.
26. Usman, A.; Mohammed, O. F.; Heyne, K.; Dreyer, J.; Nibbering, E. T. J. Chem. Phys. Lett. 2005, 401, 157.
27. Espagne, A.; Paik, D. H.; Changenet-Barret, P.; Plaza, P.; Martin, M. M.; Zewail, A. H. Photochem. Photobiol. Sci. 2007, 6, 780.
28. Larsen, D. S.; Vengris, M.; Van Stokkum, I. H. M.; van der Horst, M. A.; Cordfunke, R. A.; Hellingwerf, K. J.; van Grondelle, R. Chem. Phys. Lett. 2003, 369, 563.
29. Changenet-Barret, P.; Espagne, A.; Charier, S.; Baudin, J.-B.; Jullien, L.; Plaza, P.; Hellingwerf, K. J.; Martin, M. M. Photochem. Photobiol. Sci. 2004, 3, 823.
30. Larsen, D. S.; Vengris, M.; van Stokkum, I. H. M.; van der Horst, M. A.; de Weerd, F. L.; Hellingwerf, K. J.; van Grondelle, R. Biophys. J. 2004, 86, 2538.
31. Vengris, M.; Larsen, D. S.; van der Horst, M. A.; Larsen, O. F. A.; Hellingwerf, K. J.; van Grondelle, R. J. Phys. Chem. B 2005, 109, 4197.
32. Espagne, A.; Changenet-Barret, P.; Plaza, P.; Martin, M. M. J. Phys. Chem. A 2006, 110, 3393.
33. Espagne, A.; Changenet, P.; Plaza, P.; Baudin, J.-B.; Martin, M. M. J. Photochem. Photobiol. A: Chem. 2007, 185, 245.
34. Espagne, A.; Changenet-Barret, P.; Baudin, J.-B.; Plaza, P.; Martin, M. M. Excited-state dynamics of the PYP chromophore in solution. Environment and structure effects In Femtochemistry VII: Fundamental Ultrafast Processes in Chemistry, Physics, and Biology; Castleman, A. W., Jr., Kimble, M. L., Eds.; Elsevier: Amsterdam, 2006; pp 204.
35. Espagne, A.; Paik, D. H.; Changenet-Barret, P.; Martin, M. M.; Zewail, A. H. Chem Phys Chem 2006, 7, 1717.
36. Groenhof, G.; Bouxin-Cademartory, M.; Hess, B.; de Visser, S. P.; Berendsen, H. J. C.; Olivucci, M.; Mark, A. E.; Robb, M. A. J. Am. Chem. Soc. 2004, 126, 4228.
37. Mataga, N.; Chosrowjan, H.; Shibata, Y.; Imamoto, Y.; Tokunaga, F. J. Phys. Chem. B 2000, 104, 5191.
38. Chosrowjan, H.; Taniguchi, S.; Mataga, N.; Unno, M.; Yamauchi, S.; Hamada, N.; Kumauchi, M.; Tokunaga, F. J. Phys. Chem. B 2004, 108, 2686.
39. Mataga, N.; Chosrowjan, H.; Shibata, Y.; Imamoto, Y.; Kataoka, M.; Tokunaga, F. Chem. Phys. Lett. 2002, 352, 220.
40. Mataga, N.; Chosrowjan, H.; Taniguchi, S. J. Photochem. Photobiol. C: Photochem. Rev. 2004, 5, 155.
41. Devanathan, S.; Lin, S.; Cusanovich, M. A.; Woodbury, N.; Tollin, G Biophys. J. 2000, 79, 2132.
42. Devanathan, S.; Lin, S.; Cusanovich, M. A.; Woodbury, N.; Tollin, G Biophys. J. 2001, 81, 2314.
43. van Stokkum, I. H. M.; Larsen, D. S.; van Grondelle, R. Biochim. Biophys. Acta 2004, 1657, 82.
44. Gromov, E. V.; Burghardt, I.; Köppel, H.; Cederbaum, L. S. J. Am. Chem. Soc. 2007, 129, 6798.
45. Gromov, E. V.; Burghardt, I.; Hynes, J. T.; Koppel, H.; Cederbaum, L. S. J. Photochem. Photobiol. A: Chem. 2007, 190, 241.
46. Groenhof, G.; Schäfer, L. V.; Boggio-Pasqua, M.; Grubmüller, H.; Robb, M. A. J. Am. Chem. Soc. 2008, 130, 3250.
47. Anderson, S.; Crosson, S.; Moffat, K. Acta Crystallogr. D 2004, 60, 1008.
48. Sugishima, M.; Tanimoto, N.; Soda, K.; Hamada, N.; Tokunaga, F.; Fukuyama, K. Acta Crystallographica D 2004, 60, 2395.
49. Brudler, R.; Meyer, T. E.; Genick, U. K.; Devanathan, S.; Woo, T. T.; Millar, D. P.; Gerwert, K.; Cusanovich, M. A.; Tollin, G.; Getzoff, E. D. Biochemistry 2000, 39, 13478.
50. Shimizu, N.; Kamikubo, H.; Yamazaki, Y.; Imamoto, Y.; Kataoka, M. Biochem. 2006, 45, 3542.
51. Imamoto, Y.; Ito, T.; Kataoka, M.; Tokunaga, F. FEBS Lett. 1995, 374, 157.
52. Mihara, K. i.; Hisatomi, O.; Imamoto, Y.; Kataoka, M.; Tokunaga, F J. Biochem. 1997, 121, 876.
53. Dai Hung, N.; Plaza, P.; Martin, M. M.; Meyer, Y. H. Appl. Opt. 1992, 31, 7046.
54. Henry, E. R.; Hofrichter, J. Methods Enzymol. 1992, 210, 129.
55. Changenet-Barret, P.; Plaza, P.; Martin, M. M. Chem. Phys. Lett. 2001, 336, 439.
56. Genick, U. K.; Devanathan, S.; Meyer, T. E.; Canestrelli, I. L.; Williams, E.; Cusanovich, M. A.; Tollin, G.; Getzoff, E. D. Biochemistry 1997, 36, 8.
57. Hoff, W. D.; van Stokkum, I. H. M.; van Ramesdonk, H. J.; van Brederode, M. E.; Brouwer, A. M.; Fitch, J. C.; Meyer, T. E.; van Grondelle, R.; Hellingwerf, K. J. Biophys. J. 1994, 67, 1691.
58. Perman, B.; Srajer, V.; Ren, Z.; Teng, T.-Y.; Pradervand, C.; Ursby, T.; Bourgeois, D.; Schotte, F.; Wulff, M.; Kort, R.; Hellingwerf, K. J.; Moffat, K. Science 1998, 279, 1946.
59. Chosrowjan, H.; Mataga, N.; Nakashima, N.; Imamoto, Y.; Tokunaga, F. Chem. Phys. Lett. 1997, 270, 267.
60. Changenet, P.; Zhang, H.; van der Meer, M. J.; Hellingwerf, K. J.; Glasbeek, M. Chem. Phys. Lett. 1998, 282, 276.
61. Hanada, H.; Kanematsu, Y.; Kinoshita, S.; Kumauchi, M.; Sasaki, J.; Tokunaga, F. J. Lumin. 2001, 94, 593.
62. van Stokkum, I. H. M.; Gobet, B.; Gensch, T.; van Mourik, F.; Hellingwerf, K. J.; van Grondelle, R.; Kennis, J. T. M. Photochem. Photobiol. 2006, 82, 380.
63. Dux, P. E.; 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.
64. Mataga, N.; Chosrowjan, H.; Shibata, Y.; Imamoto, Y.; Tokunaga, F.; Tanaka, F. J. Lumin. 2000, 87-89, 821.
65. Coureux, P.-D.; Fan, Z. P.; Stojanoff, V.; Genick, U. K. Structure 2008, 16, 863.
66. Losi, A.; Gensch, T.; van der Horst, M. A.; Hellingwerf, K. J.; Braslavsky, S. E. Phys. Chem. Chem. Phys. 2005, 7, 2229.
67. Takeshita, K.; Imamoto, Y.; Kataoka, M.; Mihara, K. i.; Tokunaga, F.; Terazima, M Biophys. J. 2002, 83, 1567.
68. Ko, C.; Virshup, A. M.; Martínez, T. J. Chem. Phys. Lett. 2008, 460, 272.
69. Sension, R. J.; Repinec, S. T.; Szarka, A. Z.; Hochstrasser, R. M. J. Chem. Phys. 1993, 98, 6291.
70. Schoenlein, R. W.; Shank, C. V.; Peteanu, L. A.; Mathies, R. A. Femtosecond photoisomerization of rhodopsin as the primary event in vision; International symposium on ultrafast processes in spectroscopy, 1991, Bayreuth.
71. Schoenlein, R. W.; Peteanu, L. A.; Wang, Q.; Mathies, R. A.; Shank, C. V. J. Phys. Chem. 1993, 97, 12087.