Photophysics of the red chromophore of HcRed: Evidence for Cis-trans isomerization and protonation-state changes

Journal of Physical Chemistry B

Volumn 114, Issue 13, 2010, Pages 4678-4685

  Mudalige, Kumara ^a   Habuchi, Satoshi ^b   Goodwin, Peter M ^c   Pai, Ranjith K ^a   De Schryver, Frans ^b   Cotlet, Mircea ^a  

^a BROOKHAVEN NATIONAL LABORATORY   (United States)

^b UNIVERSITY OF LEUVEN   (Belgium)

^c LOS ALAMOS NATIONAL LABORATORY   (United States)

Author keywords

[No Author keywords available]

Indexed keywords

CHROMOPHORES; ELECTRON TRANSITIONS; FLUORESCENCE; ISOMERIZATION; ISOMERS;

CIS-TRANS ISOMERIZATION; EMISSION PROPERTIES; ENHANCED GFP; ENVIRONMENTAL PARAMETER; FLUORESCENCE LIFETIMES; FLUORESCENT PROTEIN; LIGHT DRIVEN; PHOTOCYCLES; PHOTOPHYSICS; RADIATIVE RELAXATION; SEA ANEMONES; SINGLE MOLECULE SPECTROSCOPY; SINGLE-MOLECULE METHODS; SINGLET-TRIPLET; SPECTROSCOPIC EVIDENCE; THERMAL EQUILIBRIUMS; TIME-SCALES;

PROTEINS;

EID: 77950575228     PISSN: 15206106     EISSN: 15205207     Source Type: Journal    
DOI: 10.1021/jp9102146     Document Type: Article

References (59)

1. Tsien, R. Y. Annu. Rev. Biochem. 1998, 67, 509
2. Gurskaya, N. G.; Fradkov, A. F.; Terskikh, A.; Matz, M. V.; Labas, Y. A.; Martynov, V. I.; Yanushevich, Y. G.; Lukyanov, K. A.; Lukyanov, S. A. FEBS Lett. 2001, 507, 16
3. Nienhaus, G. U.; Wiedenmann, J. ChemPhysChem 2009, 10, 1369
4. Tavare, J. M.; Fletcher, L. M.; Welsh, G. I. J. Endocrinol. 2001, 170, 297
5. Zimmer, M. Chem. Rev. 2002, 102, 759
6. Betzig, E.; Patterson, G. H.; Sougrat, R.; Lindwasser, O. W.; Olenych, S.; Bonifacino, J. S.; Davidson, M. W.; Lippincott-Schwartz, J.; Hess, H. F. Science 2006, 313, 1642
7. Hofmann, M.; Eggeling, C.; Jakobs, S.; Hell, S. W. Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 2005, 102, 17565
8. Andresen, M.; Stiel, A. C.; Trowitzsch, S.; Weber, G.; Eggeling, C.; Wahl, M. C.; Hell, S. W.; Jakobs, S. Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 2007, 104, 13005
9. Chudakov, D. M.; Feofanov, A. V.; Mudrik, N. N.; Lukyanov, S.; Lukyanov, K. A. J. Biol. Chem. 2003, 278, 7215
10. Mizuno, H.; Mal, T. K.; Walchli, M.; Kikuchi, A.; Fukano, T.; Ando, R.; Jeyakanthan, J.; Taka, J.; Shiro, Y.; Ikura, M.; Miyawaki, A. Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 2008, 105, 9227
11. Quillin, M. L.; Anstrom, D. A.; Shu, X. K.; O'Leary, S.; Kallio, K.; Chudakov, D. A.; Remington, S. J. Biochemistry 2005, 44, 5774
12. Yarbrough, D.; Wachter, R. M.; Kallio, K.; Matz, M. V.; Remington, S. J. Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 2001, 98, 462
13. Rekas, A.; Alattia, J.-R.; Nagai, T.; Miyawaki, A.; Ikura, M. J. Biol. Chem. 2002, 277, 50573
14. Brejc, K.; Sixma, T. K.; Kitts A.; Kain, S. R.; Tsien, R. Y.; Ormo, M.; Remington, S. J. Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 1997, 94, 2306
15. Ormo, M.; Cubitt, A. B.; Kallio, K.; Gross, L. A.; Tsien, R. Y.; Remington, S. J. Science 1996, 273, 1392
16. Wachter, R. M.; Elsliger, M. A.; Kallio, K.; Hanson, G. T.; Remington, S. J. Struct. Folding Des. 1998, 6, 1267
17. Niwa, H.; Inouye, S.; Hirano, T.; Matsuno, T.; Kojima, S.; Kubota, M.; Ohashi, M.; Tsuji, F. I. Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 1996, 93, 13617
18. Petersen, J.; Wilmann G.; Beddoe, T.; Oakley, A. J.; Devenish, R. J.; Prescott, M.; Rossjohn, J. J. Biol. Chem. 2003, 278, 44626
19. Wiedenmann, J.; Schenk, A.; Rocker, C.; Girod, A.; Spindler, K. D.; Nienhaus, G. U. Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 2002, 99, 11646
20. Lukyanov, K. A.; Fradkov, A. F.; Gurskaya, N. G.; Matz, M. V.; Labas, Y. A.; Savitsky, A. P.; Markelov, M. L.; Zaraisky, A. G.; Zhao, X.; Fang, Y.; Tan, W.; Lukyanov, S. A. J. Biol. Chem. 2000, 275, 25879
21. Habuchi, S.; Ando, R.; Dedecker; Verheijen, W.; Mizuno, H.; Miyawaki, A.; Hofkens, J. Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 2005, 102, 9511
22. Schafer, L. V.; Groenhof, G.; Boggio-Pasqua, M.; Robb, M. A.; Grubmuller, H. PLoS Comput Biol 2008, 4 e1000034
23. Nemukhin, A.; Grigorenko, B.; Savitsky, A.; Topol, I.; Burt, S. Chem. Phys. Lett. 2006, 424, 184
24. Wilmann G.; Petersen, J.; Pettikiriarachchi, A.; Buckle, A. M.; Smith, S. C.; Olsen, S.; Perugini, M. A.; Devenish, R. J.; Prescott, M.; Rossjohn, J. J. Mol. Biol. 2005, 349, 223
25. Subramaniam, V.; Hanley, Q. S.; Clayton, A. H. A.; Jovin, T. M. In Biophotonics, Part A; Academic Press Inc: San Diego, CA, 2003; Vol. 360, p 178.
26. Widengren, J.; Mets, U.; Rigler, R. Chem. Phys. 1999, 250, 171
27. Cotlet, M.; Hofkens, J.; Habuchi, S.; Dirix, G.; Van Guyse, M.; Michiels, J.; Vanderleyden, J.; De Schryver, F. C. Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 2001, 98, 14398
28. Maus, M.; Cotlet, M.; Hofkens, J.; Gensch, T.; De Schryver, F. C.; Schaffer, J.; Seidel, C. A. M. Anal. Chem. 2001, 73, 2078
29. Enderlein, J.; Goodwin M.; VanOrden, A.; Ambrose, W. P.; Erdmann, R.; Keller, R. A. Chem. Phys. Lett. 1997, 270, 464
30. Kohl, T.; Schwille Adv. Biochem. Eng./Biotechol. 2005, 95, 107
31. Cotlet, M.; Goodwin M.; Waldo, G. S.; Werner, J. H. ChemPhysChem 2006, 7, 250
32. Chen, Y.; Muller, J. D.; Ruan, Q. Q.; Gratton, E. Biophys. J. 2002, 82, 133
33. Schwille; Kummer, S.; Heikal, A. A.; Moerner, W. E.; Webb, W. W. Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 2000, 97, 151
34. Heikal, A. A.; Hess, S. T.; Baird, G. S.; Tsien, R. Y.; Webb, W. W. Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 2000, 97, 14831
35. Haupts, U.; Maiti, S.; Schwille; Webb, W. W. Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 1998, 95, 13573
36. Hendrix, J.; Flors, C.; Dedecker; Hofkens, J.; Engelborghs, Y. Biophys. J. 2008, 94, 4103
37. Gross, L. A.; Baird, G. S.; Hoffman, R. C.; Baldridge, K. K.; Tsien, R. Y. Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 2000, 97, 11990
38. Heim, R.; Prasher, D. C.; Tsien, R. Y. Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 1994, 91, 12501
39. Schafer, L. V.; Groenhof, G.; Klingen, A. R.; Ullmann, G. M.; Boggio-Pasqua, M.; Robb, M. A.; Grubmuller, H. Angew. Chem., Int. Ed. 2007, 46, 530
40. Battad, J. M.; Wilmann G.; Olsen, S.; Byres, E.; Smith, S. C.; Dove, S. G.; Turcic, K. N.; Devenish, R. J.; Rossjohn, J.; Prescott, M. J. Mol. Biol. 2007, 368, 998
41. Lessard, G. A.; Habuchi, S.; Werner, J. H.; Goodwin M.; De Schryver, F.; Hofkens, J.; Cotlet, M. J. Biomed. Opt. 2008, 13
42. Cotlet, M.; Hofkens, J.; Kohn, F.; Michiels, J.; Dirix, G.; Van Guyse, M.; Vanderleyden, J.; De Schryver, F. C. Chem. Phys. Lett. 2001, 336, 415
43. Lounis, B.; Deich, J.; Rosell, F. I.; Boxer, S. G.; Moerner, W. E. J. Phys. Chem. B 2001, 105, 5048
44. Schuttrigkeit, T. A.; Zachariae, U.; von Feilitzsch, T.; Wiehler, J.; von Hummel, J.; Steipe, B.; Michel-Beyerle, M. E. ChemPhysChem 2001, 2, 325
45. Wilmann G.; Turcic, K.; Battad, J. M.; Wilce, M. C. J.; Devenish, R. J.; Prescott, M.; Rossjohn, J. J. Mol. Biol. 2006, 364, 213
46. Habuchi, S.; Cotlet, M.; Gensch, T.; Bednarz, T.; Haber-Pohlmeier, S.; Rozenski, J.; Dirix, G.; Michiels, J.; Vanderleyden, J.; Heberle, J.; De Schryver, F. C.; Hofkens, J. J. Am. Chem. Soc. 2005, 127, 8977
47. Chattoraj, M.; King, B. A.; Bublitz, G. U.; Boxer, S. G. Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 1996, 93, 8362
48. Liu, Y.; Kim, H. R.; Heikal, A. A. J. Phys. Chem. B 2006, 110, 24138
49. Loos, D. C.; Habuchi, S.; Flors, C.; Hotta, J. I.; Wiedenmann, J. R.; Nienhaus, G. U.; Hofkens, J. J. Am. Chem. Soc. 2006, 128, 6270
50. Rizzo, M. A.; Springer, G. H.; Granada, B.; Piston, D. W. Nat. Biotechnol. 2004, 22, 445
51. Kneen, M.; Farinas, J.; Li, Y. X.; Verkman, A. S. Biophys. J. 1998, 74, 1591
52. Elsliger, M. A.; Wachter, R. M.; Hanson, G. T.; Kallio, K.; Remington, S. J. Biochemistry 1999, 38, 5296
53. Bizzarri, R.; Nifosi, R.; Abbruzzetti, S.; Rocchia, W.; Guidi, S.; Arosio, D.; Garau, G.; Campanini, B.; Grandi, E.; Ricci, F.; Viappiani, C.; Beltram, F. Biochemistry 2007, 46, 5494
54. Bizzarri, R.; Arcangeli, C.; Arosio, D.; Ricci, F.; Faraci; Cardarelli, F.; Beltram, F. Biophys. J. 2006, 90, 3300
55. Wilmann G.; Battad, J.; Beddoe, T.; Olsen, S.; Smith, S. C.; Dove, S.; Devenish, R. J.; Rossjohn, J.; Prescott, M. Photochem. Photobiol. 2006, 82, 359
56. Widengren, J.; Schwille J. Phys. Chem. A 2000, 104, 6416
57. Yang, H.; Xie, X. S. J. Chem. Phys. 2002, 117, 10965
58. Dickson, R. M.; Norris, D. J.; Tzeng, Y. L.; Moerner, W. E. Science 1996, 274, 966
59. Dickson, R. M.; Norris, D. J.; Tzeng, Y. L.; Sakowicz, R.; Goldstein, L. S. B.; Moerner, W. E. In Molecular Crystals and Liquid Crystals Science and Technology Section A-Molecular Crystals and Liquid Crystals. Gordon Breach Sci Publ Ltd: Berkshire, England, 1996; pp 31 - 39.