Microsecond light-induced proton transfer to flavin in the blue light sensor plant cryptochrome

Journal of the American Chemical Society

Volumn 131, Issue 40, 2009, Pages 14274-14280

  Langenbacher, Thomas ^a   Immeln, Dominik ^b   Dick, Bernhard ^a   Kottke, Tilman ^b  

^a UNIVERSITY OF REGENSBURG   (Germany)

^b BIELEFELD UNIVERSITY   (Germany)

Author keywords

[No Author keywords available]

Indexed keywords

ANION RADICALS; BLUE LIGHT; BLUE-LIGHT PHOTORECEPTORS; CRYPTOCHROMES; DAILY RHYTHM; DARK STATE; DNA-REPAIR ENZYMES; ELECTRON TRANSFER; FLAVIN ADENINE DINUCLEOTIDE; HYDROGEN BONDINGS; LIGHT-INDUCED CHANGES; LIGHT-INDUCED PROTON; NEUTRAL RADICAL; PHOTO-REDUCTION; PHOTOLYASES; PROTON DONORS; SIGNALING STATE; SPECTRAL RANGE; STRUCTURAL HOMOLOGY; TIME CONSTANTS; TIME DOMAIN; TIME RESOLVED STUDIES;

ABSORPTION; AMINO ACIDS; BIOMAGNETISM; CAMERAS; CHROMOPHORES; FREE RADICAL REACTIONS; HYDROGEN; HYDROGEN BONDS; NUCLEIC ACIDS; PHOTOLYSIS; REACTION RATES; SENSORS; TIME DOMAIN ANALYSIS;

PROTON TRANSFER;

CRYPTOCHROME; DEOXYRIBODIPYRIMIDINE PHOTOLYASE; QUERCETIN; TRYPTOPHAN;

ARTICLE; ELECTRON TRANSPORT; HYDROGEN BOND; LIGHT ABSORPTION; PHOTORECEPTOR; PROTEIN DOMAIN; PROTEIN STRUCTURE; PROTON TRANSPORT;

ANIMALS; ARABIDOPSIS; CHLAMYDOMONAS REINHARDTII; FLAVIN-ADENINE DINUCLEOTIDE; FLAVOPROTEINS; MODELS, MOLECULAR; OXIDATION-REDUCTION; PROTEIN STRUCTURE, TERTIARY; PROTONS; TRYPTOPHAN;

EID: 70349914561     PISSN: 00027863     EISSN: None     Source Type: Journal    
DOI: 10.1021/ja901628y     Document Type: Article

References (51)

1. Cashmore, A. R.; Jarillo, J. A.; Wu, Y. J.; Liu, D. Science 1999, 284, 760-765.
2. Stanewsky, R.; Kaneko, M.; Emery, P.; Beretta, B.; Wager-Smith, K.; Kay, S. A.; Rosbash, M.; Hall, J. C. Cell 1998, 95, 681-692.
3. Somers, D. E.; Devlin, P. F.; Kay, S. A. Science 1998, 282, 1488-1490.
4. Lin, C.; Shalitin, D. Annu. Rev. Plant Biol. 2003, 54, 469-496.
5. Gegear, R. J.; Casselman, A.; Waddell, S.; Reppert, S. M. Nature 2008, 454, 1014-1018.
6. Mouritsen, H.; Ritz, T. Curr. Opinion Neurobiol. 2005, 15, 406-414.
7. Ritz, T.; Adem, S.; Schulten, K. Biophys. J. 2000, 78, 707-718.
8. Griffin, E. A., Jr.; Staknis, D.; Weitz, C. J. Science 1999, 286, 768-771.
9. Hoang, N.; Schleicher, E.; Kacprzak, S.; Bouly, J. P.; Picot, M.; Wu, W.; Berndt, A.; Wolf, E.; Bittl, R.; Ahmad, M. PLoS Biol. 2008, 6, e160.
10. Yang, H. Q.; Wu, Y. J.; Tang, R. H.; Liu, D.; Liu, Y.; Cashmore, A. R. Cell 2000, 103, 815-827.
11. Daiyasu, H.; Ishikawa, T.; Kuma, K.; Iwai, S.; Todo, T.; Toh, H. Genes Cells 2004, 9, 479-495.
12. Selby, C. P.; Sancar, A. Proc. Natl. Acad. Sci. U S A 2006, 103, 17696-17700.
13. Hsu, D. S.; Zhao, X.; Zhao, S.; Kazantsev, A.; Wang, R. P.; Todo, T.; Wei, Y. F.; Sancar, A. Biochemistry 1996, 35, 13871-13877.
14. Berndt, A.; Kottke, T.; Breitkreuz, H.; Dvorsky, R.; Hennig, S.; Alexander, M.; Wolf, E. J. Biol. Chem. 2007, 282, 13011-13021.
15. Lin, C.; Robertson, D. E.; Ahmad, M.; Raibekas, A. A.; Jorns, M. S.; Dutton, P. L.; Cashmore, A. R. Science 1995, 269, 968-970.
16. Hoang, N.; Bouly, J. P.; Ahmad, M. Mol. Plant 2008, 1, 68-74.
17. Immeln, D.; Schlesinger, R.; Heberle, J.; Kottke, T. J. Biol. Chem. 2007, 282, 21720-21728.
18. Malhotra, K.; Kim, S. T.; Batschauer, A.; Dawut, L.; Sancar, A. Biochemistry 1995, 34, 6892-6899.
19. Öztürk, N.; Song, S. H.; Selby, C. P.; Sancar, A. J. Biol. Chem. 2008, 283, 3256-3263.
20. Kao, Y. T.; Tan, C.; Song, S. H.; Öztürk, N.; Li, J.; Wang, L.; Sancar, A.; Zhong, D. J. Am. Chem. Soc. 2008, 130, 7695-7701.
21. Shirdel, J.; Zirak, P.; Penzkofer, A.; Breitkreuz, H.; Wolf, E. Chem. Phys. 2008, 352, 35-47.
22. Maul, M. J.; Barends, T. R.; Glas, A. F.; Cryle, M. J.; Domratcheva, T.; Schneider, S.; Schlichting, I.; Carell, T. Angew. Chem., Int. Ed. Engl. 2008, 47, 10076-10080.
23. Hitomi, K.; DiTacchio, L.; Arvai, A. S.; Yamamoto, J.; Kim, S. T.; Todo, T.; Tainer, J. A.; Iwai, S.; Panda, S.; Getzoff, E. D. Proc. Natl. Acad. Sci. U S A 2009, 106, 6962-6967.
24. Banerjee, R.; Schleicher, E.; Meier, S.; Munoz, V. R.; Pokorny, R.; Ahmad, M.; Bittl, R.; Batschauer, A. J. Biol. Chem. 2007.
25. Bouly, J. P.; Schleicher, E.; Dionisio-Sese, M.; Vandenbussche, F.; Van Der Straeten, D.; Bakrim, N.; Meier, S.; Batschauer, A.; Galland, P.; Bittl, R.; Ahmad, M. J. Biol. Chem. 2007, 282, 9383-9391.
26. Kottke, T.; Batschauer, A.; Ahmad, M.; Heberle, J. Biochemistry 2006, 45, 2472-2479.
27. Giovani, B.; Byrdin, M.; Ahmad, M.; Brettel, K. Nat. Struct. Biol. 2003, 10, 489-490.
28. Brautigam, C. A.; Smith, B. S.; Ma, Z.; Palnitkar, M.; Tomchick, D. R.; Machius, M.; Deisenhofer, J. Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 2004, 101, 12142-12147.
29. Aubert, C.; Vos, M. H.; Mathis, P.; Eker, A. P.; Brettel, K. Nature 2000, 405, 586-590.
30. Zeugner, A.; Byrdin, M.; Bouly, J. P.; Bakrim, N.; Giovani, B.; Brettel, K.; Ahmad, M. J. Biol. Chem. 2005, 280, 19437-19440.
31. Ito, T.; Hiramatsu, M.; Hosoda, M.; Tsuchiya, Y. Rev. Sci. Instrum. 1991, 62, 1415-1419.
32. Hendler, R. W.; Shrager, R. I. J. Biochem. Biophys. Meth. 1994, 28, 1-33.
33. Massey, V.; Palmer, G. Biochemistry 1966, 5, 3181-3189.
34. Sakai, M.; Takahashi, H. J. Mol. Struct. 1996, 379, 9-18.
35. Feitelson, J.; Hayon, E. J. Phys. Chem. 1973, 77, 10-15.
36. Bent, D. V.; Hayon, E. J. Am. Chem. Soc. 1975, 97, 2599-2606.
37. Solar, S.; Getoff, N.; Surdhar, P. S.; Armstrong, D. A.; Singh, A. J. Phys. Chem. 1991, 95, 3639-3643.
38. Melo, T. B.; Ionescu, M. A.; Haggquist, G. W.; Naqvi, K. R. Spectrochim. Acta Part A 1999, 55, 2299-2307.
39. Posener, M. L.; Adams, G. E.; Wardman, P.; Cundall, R. B. J. Chem. Soc. Faraday Trans. 1976, 72, 2231-2239.
40. Heelis, P. F.; Parsons, B. J.; Phillips, G. O.; Mckellar, J. F. Photochem. Photobiol. 1978, 28, 169-173.
41. Stob, S.; Kaptein, R. Photochem. Photobiol. 1989, 49, 565-577.
42. McCord, E. F.; Bucks, R. R.; Boxer, S. G. Biochemistry 1981, 20, 2880-2888.
43. Heelis, P. F.; Parsons, B. J.; Phillips, G. O. Biochim. Biophys. Acta 1979, 587, 455-462.
44. Lukacs, A.; Eker, A. P.; Byrdin, M.; Brettel, K.; Vos, M. H. J. Am. Chem. Soc. 2008, 130, 14394-14395.
45. Henbest, K. B.; Maeda, K.; Hore, P. J.; Joshi, M.; Bacher, A.; Bittl, R.; Weber, S.; Timmel, C. R.; Schleicher, E. Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 2008, 105, 14395-14399.
46. Ahmad, M.; Galland, P.; Ritz, T.; Wiltschko, R.; Wiltschko, W. Planta 2007, 225, 615-624.
47. Harris, S. R.; Henbest, K. B.; Maeda, K.; Pannell, J. R.; Timmel, C. R.; Hore, P. J.; Okamoto, H. J. R. Soc. Interface 2009. doi:10.1098/rsif.2008.0519.
48. Gauden, M.; van Stokkum, I. H. M.; Key, J. M.; Luhrs, D. C.; van Grondelle, R.; Hegemann, P.; Kennis, J. T. Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 2006, 103, 10895-10900.
49. Losi, A. Photochem. Photobiol. 2007, 83, 1283-1300.
50. Pfeifer, A.; Majerus, T.; Zikihara, K.; Matsuoka, D.; Tokutomi, S.; Heberle, J.; Kottke, T. Biophys. J. 2009, 96, 1462-1470.
51. Solov'yov, I. A.; Chandler, D. E.; Schulten, K. Biophys. J. 2007, 92, 2711-2726.