Modeling the fluorescence of protein-embedded tryptophans with ab initio multiconfigurational quantum chemistry: The limiting cases of parvalbumin and monellin

Journal of Physical Chemistry B

Volumn 113, Issue 49, 2009, Pages 16082-16090

  Pistolesi, Sara ^a   Sinicropi, Adalgisa ^a   Pogni, Rebecca ^a   Basosi, Riccardo ^a   Ferré, Nicolas ^b   Olivucci, Massimo ^a,c  

^a UNIVERSITY OF SIENA   (Italy)

^b AIX MARSEILLE UNIVERSITY   (France)

^c BOWLING GREEN STATE UNIVERSITY   (United States)

Author keywords

[No Author keywords available]

Indexed keywords

AMINO ACIDS; CHROMOPHORES; FLUORESCENCE; HYDROGEN BONDS; PERTURBATION TECHNIQUES;

AB INITIO; CONTROLLED NOT; ELECTROSTATIC POTENTIALS; EMISSION ENERGIES; EMISSION MAXIMA; FIRST-PRINCIPLES; FLUORESCENCE WAVELENGTH; HYDROPHOBIC AND HYDROPHILIC; LIMITING CASE; PARVALBUMIN; PERTURBATION THEORY; POINT CHARGE; PROTEIN CORE; SOLVENT ENVIRONMENTS; SPECTRAL PROPERTIES; TRYPTOPHAN RESIDUES;

PROTEINS;

EID: 71649097063     PISSN: 15206106     EISSN: None     Source Type: Journal    
DOI: 10.1021/jp9080993     Document Type: Article

References (42)

1. Roos, B. O. Advances in Chemical Physics. In Ab Initio Methods in Quantum Chemistry - II; Lawley, K. P., Ed.; Wiley & Sons: Chincester, 1987; pp 399-445.
2. Andersson, K.; Malmqvist, P.-Â.; Roos, B. O. J. Chem Phys. 1992, 96, 1218-1226.
3. Garavelli, M.; Celani, P.; Bernardi, F.; Robb, M. A.; Olivucci, M. J. Am. Chem. Soc. 1997, 119, 6891-6901.
4. Roos, B. O.; Fülscher, M. P.; Malmqvist, P.-A.; Merchan, M.; Serrano-Andrés, L. Quantum Mechanical Electronic Structure Calculations with Chemical Accuracy; Langhoff, S. R., Ed.; Kluwer Academic Publishers: Dordrecht, The Netherlands, 1995; pp 357-438.
5. Coto, P. B.; Strambi, A.; Ferré, N.; Olivucci, M. Proc. Natl. Acad. Sci. USA. 2006, 103, 17154-17159.
6. Andruniów, T.; Ferré, N.; Olivucci, M. Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 2004, 101, 17908-17913.
7. Sinicropi, A.; Andruniow, T.; Ferré, N.; Basosi, R.; Olivucci, M. J. Am. Chem. Soc. 2005, 127, 11534-11535.
8. Coto, P. B.; Martí, S.; Oliva, M.; Olivucci, M.; Merchán, M.; Andrés, J. J. Phys. Chem. B 2008, 112, 7153-7156.
9. Chen, Y.; Barkley, M. D. Biochemistry 1998, 37, 9976-9982.
10. Engelborghs, Y. J. Fluoresc. 2003, 13, 9-16.
11. Zhang, L.; Wang, L.; Kao, Y.-T.; Qiu, W.; Yang, Y.; Okobiah, O.; Zhong, D. Proc. Natl. Acad. Sci. USA. 2007, 104, 18461-18466.
12. Qiu, W.; Li, T.; Zhang, L.; Yang, Y.; Kao, Y.-T.; Wang, L.; Zhong, D. Chem. Phys. 2008, 350, 154-164.
13. Qiu, W.; Kao, Y.-T.; Zhang, L.; Yang, Y.; Wang, L.; Stites, W. E.; Zhong, D.; Zewail, A. H. Proc. Natl. Acad. Sci. USA. 2006, 103, 13979-13984.
14. Vivian, J. T.; Callis, P. R. Biophys. J. 2001, 80, 2093-2109.
15. Eftink, M. R. Methods of Biochemical Analysis; Suelter, C. H., Ed.; John Wiley & Sons: New York, 1991; Vol.35.
16. Mascotti, D. P.; Lohman, T. M. Biochemistry 1997, 36, 7272-7279.
17. Moncrieffe, M. C.; Juranic, N.; Kemple, M. D.; Potter, J. D.; Macura, S.; Prendergast, F. G. J. Mol. Biol. 2000, 297, 147-163.
18. Somoza, J. R.; Jiang, F.; Tong, L.; Kang, C. H.; Cho, J. M.; Kim, S. H. J. Mol. Biol. 1993, 234, 390-404.
19. Singh, U. C.; Kollman, P. A. J. Comput. Chem. 1986, 7, 718-730.
20. Frisch, M. J.; Trucks, G. W.; Schlegel, H. B.; Scuseria, G. E.; Robb, M. A.; Cheeseman, J. R.; Montgomery, J. A.; Vreven, T.; Kudin, K. N.; Burant, J. C.; Millam, J. M.; Iyengar, S. S.; Tomasi, J.; Barone, V.; Mennucci, B.; Cossi, M.; Scalmani, G.; Rega, N.; Petersson, G. A.; Nakatsuji, H.; Hada, M.; Ehara, M.; Toyota, K.; Fukuda, R.; Hasegawa, J.; Ishida, M.; Nakajima, T.; Honda, Y.; Kitao, O.; Nakai, H.; Klene, M.; Li, X.; Knox, J. E.; Hratchian, H. P.; Cross, J. B.; Adamo, C.; Jaramillo, J.; Gomperts, R.; Stratmann, R. E.; Yazyev, O.; Austin, A. J.; Cammi, R.; Pomelli, C.; Ochterski, J. W.; Ayala, P. Y.; Morokuma, K.; Voth, G. A.; Salvador, P.; Dannenberg, J. J.; Zakrzewski, V. G.; Dapprich, S.; Daniels, A. D.; Strain, M. C.; Farkas, O.; Malick, D. K.; Rabuck, A. D.; Raghavachari, K.; Foresman, J. B.; Ortiz, J. V.; Cui, Q.; Baboul, A. G.; Clifford, S.; Cioslowski, J.; Stefanov, B. B.; Liu, G.; Liashenko, A.; Piskorz, P.; Komaromi, I.; Martin, R. L.; Fox, D. J.; Keith, T.; Al-Laham, M. A.; Peng, C. Y.; Nanayakkara, A.; Challacombe, M.; Gill, P. M. W.; Johnson, B.; Chen, W.; Wong, M. W.; Gonzalez, C.; Pople, J. A. Gaussian 03, revision B.04; Gaussian, Inc.: Pittsburgh PA, 2003.
21. Ponder, J. W.; Richards, F. M. J. Comput. Chem. 1987, 8, 1016-1024.
22. Case, D. A.; Pearlman, D. A.; Caldwell, J. W.; Ill, T. E. C.; Wang, J.; Ross, W. S.; Simmerling, C. L.; Darden, T. A.; Merz, K. M.; Stanton, R. V.; Cheng, A. L.; Vincent, J. J.; Crowley, M.; Tsui, V.; Gohlke, H.; Radmer, R. J.; Duan, Y.; Pitera, J.; Massova, I.; Scibel, G. L.; Singh, U. C.; Weiner, P. K.; Kollman, P. A. AMBER 7; University of California: San Francisco, 2002.
23. Cornell, W. D.; Cieplak, P.; Layly, C. I.; Gould, I. R.; Merz, K. M.; Ferguson, D. M.; Spellmeyer, D. C.; Fox, T.; Caldwell, J. W.; Kollman, P. A. J. Am. Chem. Soc. 1995, 117, 5179-5197.
24. Warshel, A. Nature 1976, 260, 679.
25. Warshel, A.; Chu, Z. T.; Hwang, J.-K. Chem. Phys. 1991, 158, 303-314.
26. Warshel, A.; Chu, Z. T. J. Phys. Chem. B 2001, 105, 9857-9871.
27. Ren, L.; Martin, C. H.; Wise, K. J.; Gillespie, N. B.; Luecke, H.; Lanyi, J.; Spudich, J. L.; Birge, R. R. Biochemistry 2001, 40, 13906-13914.
28. Rajamani, R.; Gao, J. J. Comput. Chem. 2002, 23, 96-105.
29. Strambi, A.; Coto, P. B.; Ferré, N.; Olivucci, M. Theor. Chem. Acc. 2007, 118, 185-191.
30. Karlström, G.; Lindh, R.; Malmqvist, P.-Â.; Roos, B. O.; Ryde, U.; Veryazov, V.; P.-O., W.; Cossi, M.; Schimmelpfennig, B.; Neogrady, P.; Seijo, L. Comput. Mater. Sci. 2003, 28, 222-239.
31. Andersson, K.; Aquilante, F.; Barysz, M.; Bednarz, E.; Bernhardsson, A.; Blomberg, M. R. A.; Carissan, Y.; Cooper, D. L.; Cossi, M.; Devarajan, A.; Vico, L. D.; Ferré, N.; Fälscher, M. P.; Gaenko, A.; Gagliardi, L.; Ghigo, G.; Graaf, C. d.; Hess, B. A.; Hagberg, D.; Holt, A.; Karlstöm, G.; Krogh, J. W. R.; Lindh, R.; Malmqvist, P.-A.; Nakajima, T.; Neogrády, P.; Olsen, J.; Pedersen, T. B.; Raab, J.; Reiher, M.; Roos, B. O.; Ryde, U.; Schimmelpfennig, B.; Schütz, M.; Sadlej, A. J.; Schütz, M.; Seijo, L.; Serrano-Andrés, L.; Siegbahn, P. E. M.; Staking, J.; Thorsteinsson, T.; Veryazov, V.; Widmark, P.-O. Molcas, Version 6.2; University of Lund: Lund, Sweden, 2003.
32. Besler, B.; Merz, K.; Kollman, P. J. Comput. Chem. 1985, 11, 431-439.
33. Olivucci, M.; Sinicropi, A. Computational Photochemistry; Olivucci, M., Ed.; Elsevier: Amsterdam, 2005; pp 1-33.
34. Blatz, P. E.; Liebman, P. Exp. Eye Res. 1973, 17, 573-580.
35. Kakitani, H.; Kakitani, T.; Rodman, H.; Honig, B. Photchem. Photobiol. 1985, 41, 411-419.
36. Neitz, M.; Neitz, J.; Jacobs, G. H. Science 1991, 252, 971-974.
37. Frutos, L. M.; Andruniów, T.; Santoro, F.; Ferré, N.; Olivucci, M. Proc. Natl. Acad. Sci. USA. 2007, 104, 7764-7769.
38. Serrano-Andres, L.; Borin, A. C. Chem. Phys. 2000, 262, 267-283.
39. Morton, R. A.; Pitt, G. A. J. Biochemistry J. 1955, 59, 128-134.
40. Arnaboldi, M.; Motto, M. G.; Tsujimoto, K.; Balogh-Nair, V.; Nakanishi, K. J. Am. Chem. Soc. 1979, 101, 7082-7084.
41. Liu, T.; Callis, P. R.; Hesp, B. H.; deGroot, M.; Buma, W. J.; Broos, J. J. Am. Chem. Soc. 2005, 127, 4104-4113.
42. Olivucci, M.; Lami, A.; Santoro, F. Angew. Chem., Int. Ed. 2005, 12, 5118-5121.