Structure of the oxygen-evolving complex of photosystem II: Information on the S2 state through quantum chemical calculation of its magnetic properties

Physical Chemistry Chemical Physics

Volumn 11, Issue 31, 2009, Pages 6788-6798

  Pantazis, Dimitrios A ^a,b   Orio, Maylis ^a,b   Petrenko, Taras ^a,b   Zein, Samir ^a,b   Lubitz, Wolfgang ^b   Messinger, Johannes ^b,c   Neese, Frank ^a,b  

^a UNIVERSITY OF BONN   (Germany)

^b MAX PLANCK INSTITUTE FOR CHEMICAL ENERGY CONVERSION   (Germany)

^c UMEÅ UNIVERSITY   (Sweden)

Author keywords

[No Author keywords available]

Indexed keywords

CALCIUM; MANGANESE; OXYGEN;

ALGORITHM; ARTICLE; CHEMICAL STRUCTURE; CHEMISTRY; ELECTRON SPIN RESONANCE; ENZYME ACTIVE SITE; MAGNETISM; METABOLISM; PHOTOSYSTEM II; PROTEIN TERTIARY STRUCTURE; QUANTUM THEORY; SPECTROSCOPY; X RAY;

ALGORITHMS; CALCIUM; CATALYTIC DOMAIN; ELECTRON SPIN RESONANCE SPECTROSCOPY; MAGNETICS; MANGANESE; MODELS, MOLECULAR; OXYGEN; PHOTOSYSTEM II PROTEIN COMPLEX; PROTEIN STRUCTURE, TERTIARY; QUANTUM THEORY; SPECTRUM ANALYSIS; X-RAYS;

EID: 68349100023     PISSN: 14639076     EISSN: None     Source Type: Journal    
DOI: 10.1039/b907038a     Document Type: Article

References (92)

1. V. K. Yachandra K. Sauer M. P. Klein Chem. Rev. 1996 96 2927 2950
2. K. Sauer J. Yano V. K. Yachandra Coord. Chem. Rev. 2008 252 318 335
3. D. Shevela J. H. Su V. Klimov J. Messinger Biochim. Biophys. Acta 2008 1777 532 539
4. J. W. Murray K. Maghlaouri J. Kargul N. Ishida T.-L. Lai A. W. Rutherford M. Sugiura A. Boussac J. Barber Energy Environ. Sci. 2008 1 161 166
5. M. Haumann M. Barra P. Loja S. Loscher R. Krivanek A. Grundmeier L. E. Andreasson H. Dau Biochemistry 2006 45 13101 13107
6. C. Aoyama H. Suzuki M. Sugiura T. Noguchi Biochemistry 2008 47 2760 2765
7. G. Ulas G. Olack G. W. Brudvig Biochemistry 2008 47 3073 3075
8. C. F. Yocum Coord. Chem. Rev. 2008 252 296 305
9. P. Joliot G. Barbieri R. Chabaud Photochem. Photobiol. 1969 10 309 329
10. B. Kok B. Forbush M. McGloin Photochem. Photobiol. 1970 11 457 475
11. W. Lubitz E. J. Reijerse J. Messinger Energy Environ. Sci. 2008 1 15 31
12. M. W. Kanan D. G. Nocera Science 2008 321 1072 1075
13. N. S. Lewis D. G. Nocera Proc. Natl. Acad. Sci. U. S. A. 2006 103 15729 15735
14. W. Rüttinger G. C. Dismukes Chem. Rev. 1997 97 1 24
15. M. Yagi M. Kaneko Chem. Rev. 2001 101 21 36
16. L. C. Sun L. Hammarström B. kermark S. Styring Chem. Soc. Rev. 2001 30 36 49
17. J. Barber Biochem. Soc. Trans. 2006 34 619 631
18. J. Messinger Phys. Chem. Chem. Phys. 2004 6 4764 4771
19. J. P. McEvoy G. W. Brudvig Chem. Rev. 2006 106 4455 4483
20. W. Hillier and J. Messinger, in Photosystem II. The Light-Driven Water: Plastoquinone Oxidoreductase, ed., T. Wydrzynski, and, K. Satoh, Springer, Dordrecht, 2005, vol. 22, pp. 567-608
21. V. J. DeRose I. Mukerji M. J. Latimer V. K. Yachandra K. Sauer M. P. Klein J. Am. Chem. Soc. 1994 116 5239 5249
22. J. M. Peloquin K. A. Campbell D. W. Randall M. A. Evanchik V. L. Pecoraro W. H. Armstrong R. D. Britt J. Am. Chem. Soc. 2000 122 10926 10942
23. A. Zouni H. T. Witt J. Kern P. Fromme N. Krauss W. Saenger P. Orth Nature 2001 409 739 743
24. N. Kamiya J.-R. Shen Proc. Natl. Acad. Sci. U. S. A. 2003 100 98 103
25. J. Biesiadka B. Loll J. Kern K.-D. Irrgang A. Zouni Phys. Chem. Chem. Phys. 2004 6 4733 4736
26. B. Loll J. Kern W. Saenger A. Zouni J. Biesiadka Nature 2005 438 1040 1044
27. J. Kern J. Biesiadka B. Loll W. Saenger A. Zouni Photosynth. Res. 2007 92 389 405
28. K. N. Ferreira T. M. Iverson K. Maghlaoui J. Barber S. Iwata Science 2004 303 1831 1838
29. A. Guskov J. Kern A. Gabdulkhakov M. Broser A. Zouni W. Saenger Nat. Struct. Mol. Biol. 2009 16 334 342
30. J. Yano J. Kern K.-D. Irrgang M. J. Latimer U. Bergmann P. Glatzel Y. Pushkar J. Biesiadka B. Loll K. Sauer J. Messinger A. Zouni V. K. Yachandra Proc. Natl. Acad. Sci. U. S. A. 2005 102 12047 12052
31. J. Yano J. Kern K. Sauer M. J. Latimer Y. Pushkar J. Biesiadka B. Loll W. Saenger J. Messinger A. Zouni V. K. Yachandra Science 2006 314 821 825
32. J. Yano V. K. Yachandra Inorg. Chem. 2008 47 1711 1726
33. L. V. Kulik B. Epel W. Lubitz J. Messinger J. Am. Chem. Soc. 2007 129 13421 13435
34. L. V. Kulik B. Epel W. Lubitz J. Messinger J. Am. Chem. Soc. 2005 127 2392 2393
35. S. Zein L. V. Kulik J. Yano J. Kern Y. Pushkar A. Zouni V. K. Yachandra W. Lubitz F. Neese J. Messinger Philos. Trans. R. Soc. London, Ser. B 2008 363 1167 1177
36. E. M. Sproviero J. A. Gascon J. P. McEvoy G. W. Brudvig V. S. Batista J. Chem. Theor. Comput. 2006 2 1119 1134
37. E. M. Sproviero J. A. Gascon J. P. McEvoy G. W. Brudvig V. S. Batista Curr. Opin. Struct. Biol. 2007 17 173 180
38. E. M. Sproviero J. A. Gascon J. P. McEvoy G. W. Brudvig V. S. Batista J. Am. Chem. Soc. 2008 130 3428 3442
39. E. M. Sproviero K. Shinopoulos J. A. Gascon J. P. McEvoy G. W. Brudvig V. S. Batista Philos. Trans. R. Soc. London, Ser. B 2008 363 1149 1156
40. E. M. Sproviero J. A. Gascon J. P. McEvoy G. W. Brudvig V. S. Batista Coord. Chem. Rev. 2008 252 395 415
41. E. M. Sproviero J. A. Gascon J. P. McEvoy G. W. Brudvig V. S. Batista J. Am. Chem. Soc. 2008 130 6728 6730
42. E. Sproviero J. McEvoy J. Gascón G. Brudvig V. Batista Photosynth. Res. 2008 97 91 114
43. R. G. Parr and W. Yang, Density-Functional Theory of Atoms and Molecules, Oxford University Press, Oxford, 1989
44. W. Koch and M. C. Holthausen, A Chemist's Guide to Density Functional Theory, Wiley-VCH, Weinheim, 2001
45. M. Orio D. A. Pantazis F. Neese Photosynth. Res. 2009 10.1007/s11120-009-9404-8
46. P. E. M. Siegbahn Chem.-Eur. J. 2008 14 8290 8302
47. P. E. M. Siegbahn Inorg. Chem. 2008 47 1779 1786
48. M. Lundberg P. E. M. Siegbahn Phys. Chem. Chem. Phys. 2004 6 4772 4780
49. P. E. M. Siegbahn M. Lundberg Photochem. Photobiol. Sci. 2005 4 1035 1043
50. P. E. M. Siegbahn Philos. Trans. R. Soc. London, Ser. B 2008 363 1221 1228
51. P. E. M. Siegbahn Chem.-Eur. J. 2006 12 9217 9227
52. P. E. M. Siegbahn Acc. Chem. Res. 2009
53. H. Dau A. Grundmeier P. Loja M. Haumann Philos. Trans. R. Soc. London, Ser. B 2008 363 1237 1243
54. J. H. Roblee J. Messinger R. M. Cinco K. L. McFarlane C. Fernandez S. A. Pizarro K. Sauer V. K. Yachandra J. Am. Chem. Soc. 2002 124 7459 7471
55. J.-H. Su W. Lubitz J. Messinger J. Am. Chem. Soc. 2008 130 786 787
56. O. Kahn, Molecular Magnetism, VCH, New York, 1993
57. A. Bencini and D. Gatteschi, EPR of Exchange Coupled Systems, Springer Verlag, Berlin, 1990
58. J. M. Mouesca L. Noodleman D. A. Case Inorg. Chem. 1994 33 4819 4830
59. J. M. Mouesca L. Noodleman D. A. Case B. Lamotte Inorg. Chem. 1995 34 4347 4359
60. L. Noodleman C. Y. Peng D. A. Case J. M. Mouesca Coord. Chem. Rev. 1995 144 199 244
61. D. Lukoyanov V. Pelmenschikov N. Maeser M. Laryukhin T. C. Yang L. Noodleman D. R. Dean D. A. Case L. C. Seefeldt B. M. Hoffman Inorg. Chem. 2007 46 11437 11449
62. V. Pelmenschikov D. A. Case L. Noodleman Inorg. Chem. 2008 47 6162 6172
63. S. Sinnecker F. Neese L. Noodleman W. Lubitz J. Am. Chem. Soc. 2004 126 2613 2622
64. S. Sinnecker F. Neese W. Lubitz J. Biol. Inorg. Chem. 2005 10 231 238
65. D. A. Pantazis M. Orio T. Petrenko S. Zein E. Bill W. Lubitz J. Messinger F. Neese Chem.-Eur. J. 2009 15 5108 5123
66. R. D. Britt K. A. Campbell J. M. Peloquin M. L. Gilchrist C. P. Aznar M. M. Dicus J. Robblee J. Messinger Biochim. Biophys. Acta 2004 1655 158 171
67. J. Barber J. W. Murray Philos. Trans. R. Soc. London, Ser. B 2008 363 1129 1137
68. L. Noodleman J. Chem. Phys. 1981 74 5737 5743
69. L. Noodleman E. R. Davidson Chem. Phys. 1986 109 131 143
70. F. Neese Coord. Chem. Rev. 2009 253 526 563
71. F. Neese J. Phys. Chem. Solids 2004 65 781 785
72. J. H. Van Vleck, The Theory of Electronic and Magnetic Susceptibilities, Oxford University, London, 1932
73. G. H. Golub C. Reinsch Numer. Math. 1970 14 403 420
74. A. D. Becke Phys. Rev. A 1988 38 3098 3100
75. J. P. Perdew Phys. Rev. B: Condens. Matter 1986 33 8822 8824
76. A. Schäfer C. Huber R. Ahlrichs J. Chem. Phys. 1994 100 5829 5835
77. A. Weigend Phys. Chem. Chem. Phys. 2006 8 1057 1065
78. F. Neese, ORCA - An Ab Initio Density Functional and Semiempirical Program Package, (v. 2.6-35), Universität Bonn, Bonn, Germany, 2007
79. J. Tao J. P. Perdew V. N. Staroverov G. E. Scuseria Phys. Rev. Lett. 2003 91 146401
80. V. N. Staroverov G. E. Scuseria J. Tao J. P. Perdew J. Chem. Phys. 2003 119 12129 12137
81. S. Kossmann B. Kirchner F. Neese Mol. Phys. 2007 105 2049 2071
82. F. Neese Inorg. Chim. Acta 2002 337C 181 192
83. F. Neese J. Chem. Phys. 2003 118 3939 3948
84. R. M. Cinco J. H. Robblee J. Messinger C. Fernandez K. L. M. Holman K. Sauer V. K. Yachandra Biochemistry 2004 43 13271 13282
85. E. Schlodder H. T. Witt J. Biol. Chem. 1999 274 30387 30392
86. G. A. Lorigan R. D. Britt Biochemistry 1994 33 12072 12076
87. R. J. Pace P. Smith R. Bramley D. Stehlik Biochim. Biophys. Acta 1991 1058 161 170
88. O. Hansson R. Aasa T. Vanngard Biophys. J. 1987 51 825 832
89. A. Boussac A. W. Rutherford Biochim. Biophys. Acta 2000 1457 145 156
90. K. O. Schäfer R. Bittl W. Zweygart F. Lendzian G. Haselhorst T. Weyhermüller K. Wieghardt W. Lubitz J. Am. Chem. Soc. 1998 120 13104 13120
91. M.-F. Charlot A. Boussac G. Blondin Biochim. Biophys. Acta 2005 1708 120 132
92. M. Zheng S. V. Khangulov G. C. Dismukes V. V. Barynin Inorg. Chem. 1994 33 382 387