Water molecules in short- and long-distance proton transfer steps of bacteriorhodopsin proton pumping

Israel Journal of Chemistry

Volumn 49, Issue 2, 2009, Pages 155-161

  Bondar, Ana Nicoleta ^a   Smith, Jeremy ^b,c  

^a UNIVERSITY OF CALIFORNIA   (United States)

^b OAK RIDGE NATIONAL LABORATORY   (United States)

^c UNIVERSITY OF TENNESSEE   (United States)

Author keywords

[No Author keywords available]

Indexed keywords

EID: 69249213570     PISSN: 00212148     EISSN: None     Source Type: Journal    
DOI: 10.1560/IJC.49.2.155     Document Type: Conference Paper

References (68)

1. Mattos, C. Trends Biochem. Sci. 2002, 27, 203-208.
2. Smith, J.C.; Merzel, F.; Bondar, A.-N.; Tournier, A.; Fischer, S. Philos. Trans. R. Soc. London B 2004, 359, 1181-1190.
3. Swanson, J.M.J.; Maupin, C.M.; Chen, H.; Petersen, M.K.; Xu, J.; Wu, Y.; Voth, G.A. J. Phys. Chem. B 2007, 111, 4300-4314.
4. Takano, K.; Yamagata, Y.; Yutani, K. Protein Eng. 2003, 16, 5-9.
5. Herzfeld, J.; Lansing J.C. Annu. Rev. Biophys. Biomol. Struct. 2002, 31, 73-95.
6. Lanyi, J.K. Annu. Rev. Physiol. 2004, 66, 665-688.
7. Subramaniam, S.; Lindahl, M.; Bullough, P.; Faruki, A.R.; Tittor, J.; Oesterhelt, D.; Brown, L.; Lanyi, J.K.; Henderson, R. J. Mol. Biol. 1999, 287, 145-161.
8. Kandori, H. Biochim. Biophys. Acta 2004, 1658, 72-79.
9. Neutze, R.; Pebay-Peyroula, E.; Edman, K.; Royant, A.; Navarro, J.; Landau, E.M. Biochim. Biophys. Acta 2002, 1565, 144-167.
10. Luecke, H. Biochim. Biophys. Acta 2000, 1460, 133-156.
11. Birge, R.R.; Cooper, T.M.; Lawrence, A.F.; Masthay, M.B.; Zhang, C.-F.; Zidowetzki, R. J. Am. Chem. Soc. 1991, 113, 4327-4328.
12. Birge, R.R.; Cooper, T.M. Biophys. J. 1983, 42, 61-69.
13. Bondar, A.-N.; Fischer, S.; Suhai, S.; Smith, J.C. J. Phys. Chem. B 2005, 109, 14786-14788.
14. Hayashi, S.; Tajkhorshid, E.; Schulten, K. Biophys. J. 2002, 83, 1281-1297.
15. Garczarek, F.; Gerwert, K. Nature 2006, 439, 109-112.
16. Lanyi, J.K.; Schobert, B. J. Mol. Biol. 2007, 365, 1379-1392.
17. Braun-Sand, S.; Sharma, P.K.; Chu, Z.T.; Pisliakov, A.V.; Warshel, A. Biochem. Biophys. Acta 2008, 1777, 441-452.
18. Kouyama, T.; Nishikawa, T.; Tokuhisa, T.; Okumura, H. J. Mol. Biol. 2004, 335, 531-546.
19. Morgan, J.E.; Gennis, R.B.; Maeda, A. Photochem. Photobiol. 2008, 84, 1038-1045.
20. Lórenz-Fonfria, V.A.; Furutani, Y.; Kandori, H. Biochemistry 2008, 47, 4071-4081.
21. Mak-Jurkauskas, M.L.; Bajaj, V.S.; Hornstein, M.K.; Belenky, M.; Griffin, R.G.; Herzfeld, J. Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 2008, 105, 883-888.
22. Bondar, A.-N.; Elstner, M.; Suhai, S.; Smith, J.C.; Fischer, S. Structure 2004, 12, 1281-1288.
23. Bondar, A.-N.; Baudry, J.; Suhai, S.; Fischer, S.; Smith, J.C. J. Phys. Chem. B. 2008, 112, 14729-14741.
24. Edman, K.; Royant, A.; Larsson, G.; Jacobson, F.; Taylor, T.; van der Spoel, D.; Landau, E.M.; Pebay-Peyroula, E.; Neutze, R. J. Biol. Chem. 2004, 279, 2147-2158.
25. Tóth-Boconádi, R.; Dér, A.; Taneva, S.G.; Keszthelyi, L. Biophys. J. 2006, 90, 2651-2655.
26. Kataoka, M.; Kamikubo, H. Biochim. Biophys. Acta 2000, 1460, 166-176.
27. Hu, J.G.; Sun, B.Q.; Bizounouk, M.; Hatcher, M.E.; Lansing, J.C.; Raap, J.; Verdegen, P.J.E.; Lugtenburg, J.; Griffin, R.G.; Herzfeld, J. Biochemistry 1998, 37, 8088-8096.
28. Sass, H.J.; Schachowa, I.W.; Rapp, G.; Koch, M.H.J.; Oesterhelt, D.; Dencher, N.A.; Büldt, G. EMBO J. 1997, 16, 1484-1491.
29. Brown, L.S.; Sasaki, J.; Kandori, H.; Maeda, A.; Needleman, R.; Lanyi, J.K. J. Biol. Chem. 1995, 270, 27122-27126.
30. Garczareck, F.; Brown, L.S.; Lanyi, J.K.; Gerwert, K. Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 2005, 102, 3633-3638.
31. Dioumaev, A.K.; Richter, H.-T.; Brown, L.S.; Tanio, M.; Tuzi, S.; Saitô, H.; Kimura, Y.; Needleman, R.; Lanyi, J.K. Biochemistry 1998, 37, 2496-2506.
32. Cao, Y.; Váró, G.; Chang, M.; Ni, B.; Needleman R.; Lanyi, J.K. Biochemistry 1991, 30, 10972-10979.
33. Nachliel, E.; Yaniv-Checover, S.; Gutman, M. Solid State Ionics 1997, 97, 75-82.
34. Checover, S.; Marantz, Y.; Nachliel, E.; Gutman, M. Biochemistry 2001, 40, 4281-4292.
35. Riesle, J.; Oesterhelt, D.; Dencher, N.A.; Heberle, J. Biochemistry 1996, 35, 6635-6643.
36. Friedman, R.; Nachliel, E.; Gutman, M. Biophys. J. 2003, 85, 886-896.
37. Grudinin, S.; Büldt, G.; Gordeliy, V.; Baumgaertner, A. Biophys. J. 2005, 88, 3252-3261.
38. Gottschalk, M.; Dencher, N.A.; Halle, B. J. Mol. Biol. 2001, 311, 605-621.
39. Luecke, H.; Schobert, B.; Richter., H.-T.; Cartailler, J.-P.; Lanyi, J.K. J. Mol. Biol. 1999, 291, 899-911.
40. Edman, K.M.; Nollert, P.; Royant, A.; Belrhali, H.; Pebay- Peyroula, E.; Hajdu, J.; Neutze, R.; Landau, E.M. Nature 1999, 401, 822-826.
41. Royant, A.; Edman, K.; Ursby, T.; Pebay-Peyroula, E.; Landau, E.M.; Neutze, R. Nature 2000, 406, 645-648.
42. Sass, H.; Büldt, G.; Gessenich, R.; Hehn, D.; Neff, D.; Schlesinger, R.; Berendzen, J.; Ormos, P. Nature 2000, 406, 649-653.
43. Schobert, B.; Cupp-Vickery, J.; Hornak, V.; Smith, S.O.; Lanyi, J.K. J. Mol. Biol. 2002, 321, 715-726.
44. Lanyi, J.K.; Schobert, B. J. Mol. Biol. 2003, 328, 439-450.
45. Bondar, A.-N.; Fischer, S.; Smith, J.C.; Elstner, M.; Suhai, S. J. Am. Chem. Soc. 2004, 126, 14668-15677.
46. Bondar, A.-N.; Elstner, M.; Suhai, S.; Fischer, S.; Smith, J.C. Phase Transitions 2005, 78, 5-9.
47. Bondar, A.-N.; Smith, J.C.; Fischer, S. Photochem. Photobiol. Sci. 2006, 5, 547-552.
48. Bondar, A.-N.; Suhai, S.; Fischer, S.; Smith, J.C.; Elstner, M. J. Struct. Biol. 2007, 157, 454-469.
49. Bondar, N.; Elster, M.; Fischer, S.; Smith, J.C.; Suhai, S. Phase Transitions 2004, 77, 47-52.
50. Metz, G.; Siebert, F.; Engelhard, M. FEBS Lett. 1992, 303, 237-241.
51. Singh, U.C.; Kollman, P. J. Comput. Chem. 1986, 7, 718-730.
52. Warshel, A. Computer Modeling of Chemical Reactions in Enzymes and Solutions; John Wiley & Sons: New York, 1991.
53. Field, M.J.; Bash, P.A.; Karplus, M. J. Comput. Chem. 1990 11, 700-733.
54. Elstner, M.; Porezag, D.; Jungnickel, G.; Elsner, J.; Haugk, M.; Frauenheim, T.; Suhai, S.; Seifert, G. Phys. Rev. B 1998, 58, 7260-7268.
55. Brooks, B.R.; Bruccoleri, R.E.; Olafson, B.D.; States, D.J.; Swaminathan, S.; Karplus, M. J. Comput. Chem. 1983, 4, 187-217.
56. Jorgensen, W.; Chandrasekhar, J.; Madura, J.; Impey, R.; Klein, M. J. Comp. Chem. 1983, 79, 926-935.
57. MacKerell, A.D.,Jr.; Bashford, D.; Bellott, R.L.; 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, 3586-3616.
58. Neria, E.; Fischer, S.; Karplus, M. J. Chem. Phys. 1996, 105, 1902-1921.
59. Cui, Q.; Elstner, M.; Kaxiras, E.; Frauenheim, T.; Karplus, M. J. Phys. Chem. B. 2001, 105, 569-585.
60. Fischer, S.; Karplus, M. Chem. Phys. Lett. 1992, 194, 252-261.
61. Ludman, K.; Gergely, C.; Váró, G. Biophys. J. 1998, 75, 3110-3119.
62. Hayashi, S.; Ohmine, I. J. Phys. Chem. B 2000, 104, 10678-10691.
63. Murata, K.; Fujii, Y.; Enomoto, N.; Hata, M.; Hoshino, T.; Tsuda, M. Biophys. J. 2000, 79, 982-991.
64. Roux, B.; Nina, M.; Pòmes, R.; Smith, J.C. Biophys. J. 1996, 71, 670-681.
65. Morgan, J.E.; Vakkasoglu, A.S.; Gennis, R.B.; Maeda, A. Biochemistry 2007, 46, 2787-2796.
66. Baudry, J.; Tajkhorshid, E.; Molnar, F.; Phillips, J.; Schulten, K. J. Phys. Chem. B. 2001, 105, 905-918.
67. Rousseau, R.; Kleinschmidt, V.; Schmitt, U.W.; Marx, D. 2004. Angew. Chem., Int. Ed. 2004, 43, 4804-4807.
68. Humphrey, W.; Dalke, A.; Schulten, K. J. Molec. Graphics 1996, 14.1, 33-38.