Linear dichroism in the XANES of partially oriented samples: Theory and application to the photosynthetic manganese complex

ChemPhysChem

Volumn 11, Issue 6, 2010, Pages 1236-1247

  Liebisch, Peter ^a   Dau, Holger ^a  

^a FREIE UNIVERSITÄT BERLIN   (Germany)

Author keywords

Linear dichroism spectroscopy; Photosystem II; Water oxidation; X ray absorption spectroscopy; XANES theory

Indexed keywords

CALCULATIONS; DICHROISM; EXTENDED X RAY ABSORPTION FINE STRUCTURE SPECTROSCOPY; MANGANESE REMOVAL (WATER TREATMENT); MOLECULAR ORIENTATION; MULTILAYERS; SYNCHROTRON RADIATION; WATER ABSORPTION; X RAY ABSORPTION SPECTROSCOPY;

ELECTRIC DIPOLE TRANSITION; EXTENDED X-RAY ABSORPTION FINE STRUCTURES; LINEAR DICHROISM SPECTROSCOPIES; LINEARLY POLARIZED SYNCHROTRON RADIATION; PHOTOSYSTEM II; WATER OXIDATION; X RAY ABSORPTION NEAR EDGE STRUCTURE; XANES;

MANGANESE COMPOUNDS;

EID: 77951189303     PISSN: 14394235     EISSN: 14397641     Source Type: Journal    
DOI: 10.1002/cphc.200900954     Document Type: Article

References (98)

1. J. J. Rehr, R. C. Albers, Rev. Mod. Phys. 2000, 72, 621-654.
2. I. Ascone, R. Fourme, S. S. Hasnain, J. Synchrotron Radiat. 2003, 10, 1-3.
3. V. K. Yachandra in Methodes in Enzymology 246-Biochemical Spectroskopy (Ed.: K. Sauer), Acaemic Press, New York, 1995, pp. 638-678.
4. R. A. Scott in Spectroscopy and Magnetism (Ed.: L. Que, Jr.), University Science Books, Sausalito, 2000, pp. 465-504.
5. J. E. Penner-Hahn, Coord. Chem. Rev. 1999, 190-192, 1101-1123.
6. H. Dau, P. Liebisch, M. Haumann, Anal. Bioanal. Chem. 2003, 376, 562-583.
7. G. J. Colpas, M. J. Maroney, C. Bagyinka, M. Kumar, W. S. Willis, S. L. Suib, P. K. Mascharak, N. Baidya, Inorg. Chem. 1991, 30, 920-928.
8. J. L. DuBois, P. Mukherjee, T. D. P. Stack, B. Hedman, E. I. Solomon, K. O. Hodgson, J. Am. Chem. Soc. 2000, 122, 5775-5787.
9. B. Gilbert, B. H. Frazer, A. Belz, P. G. Conrad, K. H. Nealson, D. Haskel, J. C. Lang, G. Srajer, G. De Stasio, J. Phys. Chem. A 2003, 107, 2839-2847.
10. M. Benfatto, A. Congiu-Castellano, A. Daniele, S. Della Longa, J. Synchrotron Radiat. 2001, 8, 267-269.
11. M. Haumann, A. Porthun, T. Buhrke, P. Liebisch, W. Meyer-Klaucke, B. Friedrich, H. Dau, Biochemistry 2003, 42, 11004-11015.
12. L. Campbell, S. Tanaka, S. Mukamel, Chem. Phys. 2004, 299, 225-231.
13. M. Benfatto, S. D. Longa, Y. Qin, Q. Li, G. Pan, Z. Wu, S. Morante, Biophys. Chem. 2004, 110, 191-201.
14. H. Dau, P. Liebisch, M. Haumann, Phys. Scr. 2005, T115, 844-846.
15. C. Brouder, J. Phys. Condens. Matter 1990, 2, 701-738.
16. O. Šipr, A. Šimůnek, S. Bocharov, G. Dräger, Phys. Rev. B 2002, 66, 155119.
17. S. Nuzzo, C. Meneghini, S. Mobilioo, H. Haas, P. Riccio, A. Fasano, P. Cavatorta, S. Morante, Biophys. J. 2002, 83, 3507-3512.
18. A. M. Edwards, K. Zhang, C. E. Nordgren, J. K. Blasie, Biophys. J. 2000, 79, 3105-3117.
19. H. Dau, J. C. Andrews, T. A. Roelofs, M. J. Latimer, W. Liang, V. K. Yachandra, K. Sauer, M. P. Klein, Biochemistry 1995, 34, 5274-5287.
20. G. N. George, S. P. Cramer, T. G. Frey, R. C. Prince, Biochim. Biophys. Acta Bioenerg. 1993, 1142, 240-252.
21. A. M. Edwards, K. Zhang, C. E. Nordgren, J. K. Blasie, J. Synchrotron Radiat. 1999, 6, 411-413.
22. R. M. Cinco, J. H. Robblee, J. Messinger, C. Fernandez, K. L. M. Holman, K. Sauer, V. K. Yachandra, Biochemistry 2004, 43, 13271-13282.
23. H. Schiller, J. Dittmer, L. Iuzzolino, W. Dçrner, W. Meyer-Klaucke, V. A. Sole, H.-F. Nolting, H. Dau, Biochemistry 1998, 37, 7340-7350.
24. I. Mukerji, J. C. Andrews, V. J. DeRose, M. J. Latimer, V. K. Yachandra, K. Sauer, M. P. Klein, Biochemistry 1994, 33, 9712-9721.
25. Y. Pushkar, J. Yano, P. Glatzel, J. Messinger, A. Lewis, K. Sauer, U. Bergmann, V. Yachandra, J. Biol. Chem. 2007, 282, 7198-7208.
26. J. Dittmer, H. Dau, J. Phys. Chem. B 1998, 102, 8196-8200.
27. R. J. Debus, Biochim. Biophys. Acta Bioenerg. 1992, 1102, 269-352.
28. J. P. McEvoy, G. W. Brudvig, Chem. Rev. 2006, 106, 4455-4483.
29. H. Dau, M. Haumann, Coord. Chem. Rev. 2008, 252, 273-295.
30. A. Zouni, H. T. Witt, J. Kern, P. Fromme, N. Krauss, W. Saenger, P. Orth, Nature 2001, 409, 739-743.
31. K. N. Ferreira, T. M. Iverson, K. Maghlaoui, J. Barber, S. Iwata, Science 2004,303,1831-1838.
32. B. Loll, J. Kern, W. Saenger, A. Zouni, J. Biesiadka, Nature 2005, 438, 1040-1044.
33. A. Guskov, J. Kern, A. Gabdulkhakov, M. Broser, A. Zouni, W. Saenger, Nat. Struct. Mol. Biol. 2009, 16, 334-342.
34. N. Kamiya, J.-R. Shen, Proc. Natl. Acad. Sci. USA 2003, 100, 98-103.
35. J. Kern, B. Loll, A. Zouni, W. Saenger, K. D. Irrgang, J. Biesiadka, Photosynth. Res. 2005, 84, 153-159.
36. H. Dau, P. Liebisch, M. Haumann, Phys. Chem. Chem. Phys. 2004, 6, 4781-4792.
37. 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. USA 2005, 102, 12047-12052.
38. M. Grabolle, M. Haumann, C. Muller, P. Liebisch, H. Dau, J. Biol. Chem. 2006,281,4580-4588.
39. M. Haumann, C. Muller, P. Liebisch, L. Iuzzolino, J. Dittmer, M. Grabolle, T. Neisius, W. Meyer-Klaucke, H. Dau, Biochemistry 2005, 44, 1894-1908.
40. J. A. Kirby, A. S. Robertson, J. P. Smith, A. C. Thompson, S. R. Cooper, M. P. Klein, J. Am. Chem. Soc. 1981, 103, 5529-5537.
41. J. E. Penner-Hahn in Structure and Bonding: Metal Sites in Proteins and Models: Redox Centres, Springer, Heidelberg, 1998, pp. 1-36.
42. G. N. George, R. C. Prince, S. P. Cramer, Science 1989, 243, 789-791.
43. V. K. Yachandra, V. J. DeRose, M. J. Latimer, I. Mukerji, K. Sauer, M. P. Klein, Science 1993, 260, 675-679.
44. J. H. Robblee, 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.
45. J. Yano, Y. Pushkar, P. Glatzel, A. Lewis, K. Sauer, J. Messinger, U. Bergmann, V. Yachandra, J. Am. Chem. Soc. 2005, 127, 14974-14975.
46. 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.
47. E. M. Sproviero, J. A. Gascon, J. P. McEvoy, G. W. Brudvig, V. S. Batista, J. Am. Chem. Soc. 2008, 130, 6728-6730.
48. H. Dau, A. Grundmeier, P. Loja, M. Haumann, Philos. Trans. R. Soc. London Ser. B 2008, 363, 1237-1244.
49. M. Barra, M. Haumann, P. Loja, R. Krivanek, A. Grundmeier, H. Dau, Biochemistry 2006, 45, 14523-14532.
50. P. Pospisil, M. Haumann, J. Dittmer, V. A. Sole, H. Dau, Biophys. J. 2003, 84,1370-1386.
51. R. M. Cinco, J. H. Robblee, A. Rompel, C. Fernandez, V. K. Yachandra, K. Sauer, M. P. Klein, J. Phys. Chem. B 1998, 102, 8248-8256.
52. R. M. Cinco, K. L. M. Holman, J. H. Robblee, J. Yano, S. A. Pizarro, E. Bellacchio, K. Sauer, V. K. Yachandra, Biochemistry 2002, 41, 12928-12933.
53. C. Müller, P. Liebisch, M. Barra, H. Dau, M. Haumann, Phys. Scr. 2005, T115, 847-850.
54. H. Dau, J. Dittmer, M. Epple, J. Hanss, E. Kiss, D. Rehder, C. Schulzke, H. Vilter, FEBS Lett. 1999, 457, 237-240.
55. D. Rehder, C. Schulzke, H. Dau, C. Meinke, J. Hanss, M. Epple, J. Inorg. Biochem. 2000, 80, 115-121.
56. M. Haumann, M. Barra, P. Loja, S. Lçscher, R. Krivanek, A. Grundmeier, L. E. Andreasson, H. Dau, Biochemistry 2006, 45, 13101-13107.
57. J. W. Murray, K. Maghlaoui, J. Kargul, N. Ishida, T.-L. Lai, A. W. Rutherford, M. Sugiura, A. Boussac, J. Barber, Energy Environ. Sci. 2008, 1, 161-166.
58. B. Kok, B. Forbush, M. McGloin, Photochem. Photobiol. 1970, 11, 457-475.
59. H. Dau, M. Haumann, Photosynth. Res. 2007, 92, 327-343.
60. D. Kuzek, R. J. Pace, Biochim. Biophys. Acta Bioenerg. 2001, 1503, 123-137.
61. G. Carrell, M. Tyryshkin, C. Dismukes, J. Biol. Inorg. Chem. 2002, 7, 2-22.
62. T. Ono, T. Noguchi, Y. Inoue, M. Kusunoki, T. Matsushita, H. Oyanagi, Science 1992, 258, 1335-1337.
63. L. Iuzzolino, J. Dittmer, W. Dçrner, W. Meyer-Klaucke, H. Dau, Biochemistry 1998, 37, 17112-17119.
64. T. A. Roelofs, W. Liang, M. J. Latimer, R. M. Cinco, A. Rompel, J. C. Andrews, K. Sauer, V. K. Yachandra, M. P. Klein, Proc. Natl. Acad. Sci. USA 1996,93,3335-3340.
65. J. Messinger, J. H. Robblee, U. Bergmann, C. Fernandez, P. Glatzel, H. Visser, R. M. Cinco, K. L. McFarlane, E. Bellacchio, S. A. Pizarro, S. P. Cramer, K. Sauer, M. P. Klein, V. K. Yachandra, J. Am. Chem. Soc. 2001, 123,7804-7820.
66. H. Dau, L. Iuzzolino, J. Dittmer, Biochim. Biophys. Acta Bioenerg. 2001, 1503,24-39.
67. W. Liang, T. A. Roelofs, R. M. Cinco, A. Rompel, M. J. Latimer, W. O. Yu, K. Sauer, M. P. Klein, V. K. Yachandra, J. Am. Chem. Soc. 2000, 122, 3399-3412.
68. Y. Pushkar, J. Yano, K. Sauer, A. Boussac, V. K. Yachandra, Proc. Natl. Acad. Sci. USA 2008, 105, 1879-1884.
69. C. Meinke, V. A. Sole, P. Pospisil, H. Dau, Biochemistry 2000, 39, 7033-7040.
70. M. Haumann, M. Grabolle, T. Neisius, H. Dau, FEBS Lett. 2002, 512, 116-120.
71. M. Haumann, C. Müller, P. Liebisch, T. Neisius, H. Dau, J. Synchrotron Radiat. 2005, 12, 35-44.
72. M. Haumann, P. Liebisch, C. Muller, M. Barra, M. Grabolle, H. Dau, Science 2005,310,1019-1021.
73. M. Haumann, A. Grundmeier, I. Zaharieva, H. Dau, Proc. Natl. Acad. Sci. USA 2008, 105, 17384-17389.
74. H. Dau, M. Haumann, J. Synchrotron Radiat. 2003, 10, 76-85.
75. B. Teo in EXAFS: Basic Principles and Data Analysis, Springer, Berlin, 1986.
76. H. Dau, J. Dittmer, L. Iuzzolino, H. Schiller, W. Dçrner, I. Heinze, V. A. Sole, H.-F. Nolting, J. Phys. IV 1997, 7, 607-610.
77. P. Liebisch, M. Haumann, H. Dau, Phys. Scr. 2005, T115, 859-861.
78. H. Dau, M. Haumann, J. Synchrotron Radiat. 2003, 10, 76-85.
79. P. Liebisch, C. Müller, M. Grabolle, M. Haumann, H. Dau, Phys. Scr. 2005, T115, 859-861.
80. R. F. Pettifer, C. Hermes, J. Appl. Crystallogr. 1985, 18, 404-412.
81. A. L. Ankudinov, B. Ravel, J. J. Rehr, S. D. Conradson, Phys. Rev. B 1998, 58,7565-7576.
82. J. Stçhr in NEXAFS Spectroscopy, Springer, Berlin, 1992.
83. I. N. Bronstein, K. A. Semendjajew in Handbook of Mathematics, Springer, Berlin, 2002.
84. H. Blum, J. C. Salerno, J. S. J. Leigh, J. Magn. Reson. 1978, 30, 385-391.
85. R. Friesner, J. A. Nairn, K. Sauer, J. Chem. Phys. 1980, 72, 221-230.
86. J. A. Nairn, R. Friesner, H. A. Frank, K. Sauer, Biophys. J. 1980, 32, 733-753.
87. J. A. Nairn, R. Friesner, K. Sauer, J. Chem. Phys. 1981, 74, 5398-5406.
88. M. Stebler, A. Ludi, H. B. Buergi, Inorg. Chem. 1986, 25, 4743-4750.
89. N. E. Brese, M. O'Keeffe, Acta Crystallogr. Sect. B 1991, 47, 192-197.
90. M. Haumann, A. Porthun, T. Buhrke, P. Liebisch, W. Meyer-Klaucke, B. Friedrich, H. Dau, Biochemistry 2003, 42, 13786-13786.
91. T. Burgdorf, S. Loscher, P. Liebisch, E. Van der Linden, M. Galander, F. Lendzian, W. Meyer-Klaucke, S. P. Albracht, B. Friedrich, H. Dau, M. Haumann, J. Am. Chem. Soc. 2005, 127, 576-592.
92. T. Buhrke, S. Loscher, O. Lenz, E. Schlodder, I. Zebger, L. K. Andersen, P. Hildebrandt, W. Meyer-Klaucke, H. Dau, B. Friedrich, M. Haumann, J. Biol. Chem. 2005, 280, 19488-19495.
93. K. Hollenstein, M. Comellas-Bigler, L. E. Bevers, M. C. Feiters, W. Meyer-Klaucke, P. L. Hagedoorn, K. P. Locher, J. Biol. Inorg. Chem. 2009, 14, 663-672.
94. K. Hasegawa, M. Kusunoki, Y. Inoue, T.-a. Ono, Biochemistry 1998, 37, 9457-9465.
95. P. E. Siegbahn, Chem. Eur. J. 2008, 14, 8290-8302.
96. E. M. Sproviero, M. B. Newcomer, J. A. Gascon, E. R. Batista, G. W. Brudvig, V. S. Batista, Photosynth. Res. 2009, 102, 455-470.
97. J. J. Rehr, A. L. Ankudinov, Coord. Chem. Rev. 2005, 249, 131-140.
98. A. L. Ankudinov, B. Ravel, J. J. Rehr, S. D. Conradson, Phys. Rev. B 1998, 58,7565-7576.