Quantum chemistry calculations provide support to the mechanism of the light-induced structural changes in the flavin-binding photoreceptor proteins

Journal of Chemical Theory and Computation

Volumn 6, Issue 8, 2010, Pages 2293-2302

  Khrenova, M G ^a   Nemukhin, A V ^a,b   Grigorenko, B L ^a   Krylov, A I ^c   Domratcheva, T M ^d  

^a MOSCOW STATE UNIVERSITY   (Russian Federation)

^b EMANUEL INSTITUTE OF BIOCHEMICAL PHYSICS   (Russian Federation)

^c UNIVERSITY OF SOUTHERN CALIFORNIA   (United States)

^d MAX PLANCK INSTITUTE FOR MEDICAL RESEARCH   (Germany)

Author keywords

[No Author keywords available]

Indexed keywords

EID: 77955564849     PISSN: 15499618     EISSN: 15499626     Source Type: Journal    
DOI: 10.1021/ct100179p     Document Type: Article

References (53)

1. Gomelsky, M.; Klug, G. Trends Biochem. Sci. 2002, 27, 497-500.
2. van der Horst, M. A.; Hellingwerf, K. J. Acc. Chem. Res. 2004, 37, 13-20.
3. Masuda, S.; Bauer, C. E. Cell 2002, 110, 613-623.
4. Masuda, S.; Hasegawa, K.; Ono, T. Biochemistry 2005, 44, 1215-1224.
5. Jung, A.; Domratcheva, T.; Tarutina, M.; Wu, Q.; Ko, W.-H.; Shoeman, R.; Gomelsky, M.; Gardner, K. H.; Schlichting, I. Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 2005, 102, 12350-12355.
6. Anderson, S.; Dragnea, V.; Masuda, S.; Ybe, J.; Moffat, K.; Bauer, C. Biochemistry 2005, 44, 7998-8005.
7. Obanayama, K.; Kobayashi, H.; Fukushima, K.; Sakurai, M. Photochem. Photobiol. 2008, 84, 1003-1010.
8. Sadeghian, K.; Bocola, M.; Schütz, M. J. Am. Chem. Soc. 2008, 130, 12501-12513.
9. Grinstead, J. S.; Avila-Perez, M.; Hellingwerf, K. J.; Boelens, R.; Kaptein, R. J. Am. Chem. Soc. 2006, 128, 15066-15067.
10. Grinstead, J. S.; Hsu, S. T. D.; Laan, W.; Bonvin, A.; Hellingwerf, K. J.; Boelens, R.; Kaptein, R. ChemBioChem 2006, 7, 187-193.
11. Laan, W.; Gauden, M.; Yeremenko, S.; van Grondelle, R.; Kennis, J. T. M.; Hellingwerf, K. J. Biochemistry 2006, 45, 51-60.
12. Domratcheva, T.; Grigorenko, B. L.; Schlichting, I.; Nemukhin, A. V. Biophys. J. 2008, 94, 3872-3879.
13. Wu, Q.; Gardner, K. H. Biochemistry 2009, 48, 2620-2629.
14. Dragnea, V.; Waegele, M.; Balascuta, S.; Bauer, C.; Dragnea, B. Biochemistry 2005, 44, 15978-15985.
15. Dragnea, V.; Arunkumar, A. I.; Yuan, H.; Giedroc, D. P.; Bauer, C. E. Biochemistry 2009, 48, 9969-9979.
16. Unno, M.; Sano, R.; Masuda, S.; Ono, T.; Yamauchi, S. J. Phys. Chem. B 2005, 109, 12620-12626.
17. Jung, A.; Reinstein, J.; Domratcheva, T.; Shoeman, R. L.; Schlichting, I. J. Mol. Biol. 2006, 362, 717-732.
18. Berman, H. M.; Westbrook, J.; Feng, Z.; Gilliland, G.; Bhat, T. N.; Weissig, H.; Shindyalov, I. N.; Bourne, P. E. Nucleic Acids Res. 2000, 28, 235-242.
19. Götze, J.; Saalfrank, P. J. Photochem. Photobiol., B 2009, 94, 87-95.
20. Dreuw, A.; Weisman, J. L.; Head-Gordon, M. J. Chem. Phys. 2003, 119, 2943-2946.
21. Magyar, R. J.; Tretiak, S. Chem. Theory Comput. 2007, 3, 976-987.
22. Molina, V.; Merchán, M. Proc. Nat. Acad. Sci. U.S.A. 2001, 98, 4299-4304.
23. Martin, M. E.; Negri, F.; Olivucci, M. J. Am. Chem. Soc. 2004, 126, 5452-5464.
24. Coto, P. B.; Strambi, A.; Ferré, N.; Olivucci, M. Proc. Nat.Acad. Sci. U.S.A. 2006, 103, 17154-17159.
25. Frutos, L. M.; Andruniów, T.; Santoro, F.; Ferré, N.; Olivucci, M. Proc. Nat. Acad. Sci. U.S.A. 2007, 104, 7764-7769.
26. Strambi, A.; Coto, P. B.; Frutos, L. M.; Ferre', N.; Olivucci, M. J. Am. Chem. Soc. 2008, 130, 3382-3388.
27. Bravaya, K.; Bochenkova, A.; Granovsky, A.; Nemukhin, A. J. Am. Chem. Soc. 2007, 129, 13035-13042.
28. Bravaya, K. B.; Bochenkova, A. V.; Granovsky, A. A.; Savitsky, A. P.; Nemukhin, A. V. J. Phys. Chem. 2008, 112, 8804-8810.
29. Tokmachev, A. M.; Boggio-Pasqua, M.; Bearpark, M. J.; Robb, M. A. J. Phys. Chem. A 2008, 112, 10881-10886.
30. Filippi, C.; Zaccheddu, M.; Buda, F. J. Chem. Theory Comput. 2009, 5, 2074-2087.
31. Valsson, O.; Filippi, C. J. Chem. Theory Comput. 2010, 6, 1275-1292.
32. Olsen, S.; Smith, S. C. J. Am. Chem. Soc. 2008, 130, 8677-8689.
33. Grimme, S. J. Chem. Phys. 2003, 118, 9095-9102.
34. Rhee, Y. M.; Head-Gordon, M. J. Phys. Chem. A 2007, 111, 5314-5326.
35. Head-Gordon, M.; Rico, R. J.; Oumi, M.; Lee, T. J. Chem. Phys. Lett. 1994, 219, 21-29.
36. Stanton, J. F.; Bartlett, R. J. J. Chem. Phys. 1993, 98, 7029-7039.
37. Krylov, A. I. Annu. Rev. Phys. Chem. 2008, 59, 433-462.
38. DiStacio, R. A.; Head-Gordon, M. Mol. Phys. 2007, 105, 1073.
39. Epifanovsky, E.; Polyakov, I.; Grigorenko, B.; Nemukhin, A.; Krylov, A. I. J. Chem. Theory Comput. 2009, 5, 1895-1906.
40. Gauden, M.; van Stokkum, I. H.; Key, J. M.; Luhrs, D.; van Grondelle, R.; Hegemann, P.; Kennis, J. T. Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 2006, 103, 10895-10900.
41. Gauden, M.; Grinstead, J. S.; Laan, W.; van Stokkum, I. H. M.; Avila-Perez, M.; Toh, K. C.; Boelens, R.; Kaptein, R.; van Grondelle, R.; Hellingwerf, K. J.; Kennis, J. T. M. Biochemistry 2007, 46, 7405-7415.
42. Stelling, A. L.; Ronayne, K. L.; Nappa, J.; Tonge, P. J.; Meech, S. R. J. Am. Chem. Soc. 2007, 129, 15556-15564.
43. Unno, M.; Masuda, S.; Ono, T. A.; Yamauchi, S. J. Am. Chem. Soc. 2006, 128, 5638-5639.
44. Phillips, J. C.; Braun, R.; Wang, W.; Gumbart, J.; Tajkhorshid, E.; Villa, E.; Chipot, C.; Skeel, R. D.; Kale, L.; Schulten, K. J. Comput. Chem. 2005, 26, 1781-1802.
45. NAMD 2.6; Theoretical and Computational Biophysics Group, University of Illinois at Urbana-Champaign: Urbana, IL, 2006; http://www.ks.uiuc.edu/Research/ namd/ (accessed June 2010).
46. Wang, J.; Wolf, R. M.; Caldwell, J. W.; Kollman, P. A.; Case, D. A. J. Comput. Chem. 2004, 25, 1157-1174.
47. Wang, J.; Wang, W.; Kollman, P. A.; Case, D. A. J. Mol. Graphics 2006, 25, 247-260.
48. CHARMM22; Harvard University: Cambridge, MA, 1998; http://mackerell. umaryland.edu/CHARMM-ff-params.html (accessed June 2010).
49. Humphrey, W.; Dalke, A.; Schulten, K. J. Mol.Graphics. 1996, 14, 33-38.
50. Sanchez-Garcia, E.; Doerr, M.; Hsiao, Y.-W.; Thiel, W. J. Phys. Chem. B 2009, 113, 16622-16631.
51. Bakowies, D.; Thiel, W. J. Phys. Chem. 1996, 100, 10580-10594.
52. Straatsma, T. P.; Aprà, E.; Windus, T. L.; Bylaska, E. J.; de Jong, W.; Hirata, S.; Valiev, M.; Hackler, M.; Pollack, L.; Harrison, R.; Dupuis, M.; Smith, D. M. A.; Nieplocha, J.; Tipparaju, V.; Krishnan, M.; Auer, A. A.; Brown, E.; Cisneros, G.; Fann, G.; Früchtl, H.; Garza, J.; Hirao, K.; Kendall, R.; Nichols, J.; Tsemekhman, K.; Wolinski, K.; Anchell, J.; Bernholdt, D.; Borowski, P.; Clark, T.; Clerc, D.; Dachsel, H.; Deegan, M.; Dyall, K.; Elwood, D.; Glendening, E.; Gutowski, M.; Hess, A.; Jaffe, J.; Johnson, B.; Ju, J.; Kobayashi, R.; Kutteh, R.; Lin, Z.; Littlefield, R.; Long, X.; Meng, B.; Nakajima, T.; Niu, S.; Rosing, M.; Sandrone, G.; Stave, M.; Taylor, H.; Thomas, G.; van Lenthe, J.; Wong, A.; Zhang, Z. NWChem, A Computational Chemistry Package for Parallel Computers, version 4.6; Pacific Northwest National Laboratory: Richland, WA, 2004, (accessed June, 2010).
53. Shao, Y.; Molnar, L. F.; Jung, Y.; Kussmann, J.; Ochsenfeld, C.; Brown, S.; Gilbert, A. T. B.; Slipchenko, L. V.; Levchenko, S. V.; O'Neil, D. P.; Distasio, R. A., Jr.; Lochan, R. C.; Wang, T.; Beran, G. J. O.; Besley, N. A.; Herbert, J. M.; Lin, C. Y.; Van Voorhis, T.; Chien, S. H.; Sodt, A.; Steele, R. P.; Rassolov, V. A.; Maslen, P.; Korambath, P. P.; Adamson, R. D.; Austin, B.; Baker, J.; Bird, E. F. C.; Daschel, H.; Doerksen, R. J.; Drew, A.; Dunietz, B. D.; Dutoi, A. D.; Furlani, T. R.; Gwaltney, S. R.; Heyden, A.; Hirata, S.; Hsu, C.-P.; Kedziora, G. S.; Khalliulin, R. Z.; Klunziger, P.; Lee, A. M.; Liang, W. Z.; Lotan, I.; Nair, N.; Peters, B.; Proynov, E. I.; Pieniazek, P. A.; Rhee, Y. M.; Ritchie, J.; Rosta, E.; Sherrill, C. D.; Simmonett, A. C.; Subotnik, J. E.; Woodcock III, H. L.; Zhang, W.; Bell, A. T.; Chakraborty, A. K.; Chipman, D. M.; Keil, F. J.; Warshel, A.; Herhe, W. J.; Schaefer, H. F., III; Kong, J.; Krylov, A. I.; Gill, P. M. W.; Head-Gordon, M. Phys. Chem. Chem. Phys. 2006, 8, 3172-3191