Potential energy landscape of the electronic states of the GFP chromophore in different protonation forms: Electronic transition energies and conical intersections

Journal of Chemical Theory and Computation

Volumn 6, Issue 8, 2010, Pages 2377-2387

  Polyakov, I V ^a   Grigorenko, B L ^a   Epifanovsky, E M ^b   Krylov, A I ^b   Nemukhin, A V ^a,c  

^a MOSCOW STATE UNIVERSITY   (Russian Federation)

^b UNIVERSITY OF SOUTHERN CALIFORNIA   (United States)

^c EMANUEL INSTITUTE OF BIOCHEMICAL PHYSICS   (Russian Federation)

Author keywords

[No Author keywords available]

Indexed keywords

EID: 77955576249     PISSN: 15499618     EISSN: 15499626     Source Type: Journal    
DOI: 10.1021/ct100227k     Document Type: Article

References (52)

1. Tsien, R. Y. Annu. Rev. Biochem. 1998, 67, 509.
2. Zimmer, M. Chem. Rev. 2002, 102, 759.
3. Nienhaus, G. U. Angew. Chem., Int. Ed. 2008, 47, 8992.
4. Tonge, P. J.; Meech, S. R. J. Photochem. Photobiol. A: Chem. 2009, 205, 1.
5. Meech, S. R. Chem. Soc. Rev. 2009, 38, 2922.
6. van Thor, J. J.; Gensch, T.; Hellingwerf, K. J.; Johnson, L. N. Nat. Struct. Biol. 2002, 9, 37.
7. Nielsen, S. B.; Lapierre, A.; Andersen, J. U.; Pedersen, U. V.; Tomita, S.; Andersen, L. H. Phys. Rev. Lett. 2001, 87, 228102.
8. Andersen, L. H.; Lappierre, A.; Nielsen, S. B.; Nielsen, I. B.; Pedersen, S. U.; Pedersen, U. V.; Tomita, S. Eur. Phys. J. D 2002, 20, 597.
9. Lammich, L.; Petersen, M. A.; Nielsen, M. B.; Andersen, L. H. Biophys. J. 2007, 92, 201.
10. Rajput, J.; Rahbek, D. B.; Andersen, L. H.; Rocha-Rinza, T.; Christiansen, O.; Bravaya, K. B.; Erokhin, A. V.; Bochenkova, A. V.; Solntsev, K. M.; Dong, J.; Kowalik, J.; Tolbert, L. M.; Petersen, M. A.; Nielsen, M. B. Phys. Chem. Chem. Phys. 2009, 11, 9996.
11. Forbes, M. W.; Jockusch, R. A. J. Am. Chem. Soc. 2009, 131 (47) 17038.
12. Olsen, S.; Manohar, L.; Martinez, T. J. Biophys. J. 2002, 82, 359.
13. Toniolo, A.; Granucci, G.; Martinez, T. J. J. Phys. Chem. A 2003, 107, 3822.
14. Megley, C. M.; Dickson, L. A.; Maddalo, S. L.; Chandler, G. J.; Zimmer, M. J. Phys. Chem. B 2009, 113, 302.
15. Toniolo, A.; Olsen, S.; Manohar, L.; Martinez, T. J. Faraday Discuss. 2004, 129, 149.
16. Martin, M. E.; Negri, F.; Olivucci, M. J. Am. Chem. Soc. 2004, 126, 5452.
17. Altoe, P.; Bernardi, F.; Garavelli, M.; Orlandi, G.; Negri, F. J. Am. Chem. Soc. 2005, 127, 3952.
18. Nemukhin, A. V.; Grigorenko, B. L.; Savitsky, A. P. Acta Natur. 2009, 2, 25.
19. Voityuk, A. A.; Michel-Beyerle, M. E.; Rösch, N. Chem. Phys. Lett. 1997, 272, 162.
20. Weber, W.; Helms, V.; McCammon, J. A.; Langhoff, P. W. Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 1999, 96, 6177.
21. 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.
22. Schäfer, L. V.; Groenhof, G.; Klingen, A. R.; Ullmann, G. M.; Boggio-Pasqua, M.; Robb, M. A.; Grubmüller, H. Angew. Chem., Int. Ed. 2007, 46, 530.
23. Wan, S.; Liu, S.; Zhao, G.; Chen, M.; Han, K.; Sun, M. Biophys. Chem. 2007, 129, 218.
24. Topol, I.; Collins, J.; Polyakov, I.; Grigorenko, B.; Nemukhin, A. Biophys. Chem. 2009, 145, 1.
25. Marques, M. A. L.; Lopez, X.; Varsano, D.; Castro, A.; Rubio, A. Phys. Rev. Lett. 2003, 90, 258101.
26. Lopez, X.; Marques, M. A. L.; Castro, A.; Rubio, A. J. Am. Chem. Soc. 2005, 127, 12329.
27. Xie, D.; Zeng, X. J. Comput. Chem. 2005, 26, 1487.
28. Nemukhin, A. V.; Topol, I. A.; Burt, S. K. J. Chem. Theory Comput. 2006, 2, 292.
29. Sun, M. Int. J. Quantum Chem. 2006, 106, 1020.
30. Amat, P.; Granucci, G.; Buda, F.; Persico, M.; Tozzini, V. J. Phys. Chem. B 2006, 110, 9348.
31. Timerghazin, Q. K.; Carlson, H. J.; Liang, C.; Campbell, R. E.; Brown, A. J. Phys. Chem. B 2008, 112, 2533.
32. Helms, V.; Winstead, C.; Langhoff, P. W. THEOCHEM 2000, 506, 179.
33. Das, A. K.; Hasegawa, J.-Y.; Miyahara, T.; Ehara, M.; Nakatsuji, H. J. Comput. Chem. 2003, 24, 1421.
34. Olsen, S.; Smith, S. C. J. Am. Chem. Soc. 2007, 129, 2054.
35. Bravaya, K. B.; Bochenkova, A. V.; Granovsky, A. A.; Nemukhin, A. V. Russ. J. Phys. Chem. B 2008, 2, 671.
36. Bravaya, K. B.; Bochenkova, A. V.; Granovsky, A. A.; Savitsky, A. P.; Nemukhin, A. V. J. Phys. Chem. A 2008, 112, 8804.
37. Olsen, S.; Smith, S. C. J. Am. Chem. Soc. 2008, 130, 8677.
38. Virshup, A. M.; Punwong, C.; Pogorelov, T. V.; Lindquist, B. E.; Ko, C.; Martínez, T. D. J. Phys. Chem. B 2009, 113, 3280.
39. Epifanovsky, E.; Polyakov, I.; Grigorenko, B.; Nemukhin, A.; Krylov, A. I. J. Chem. Theory Comput. 2009, 5, 1895.
40. Polyakov, I.; Epifanovsky, E.; Grigorenko, B.; Krylov, A. I.; Nemukhin, A. J. Chem. Theory Comput. 2009, 5, 1907.
41. Filippi, C.; Zaccheddu, M.; Buda, F. J. Chem. Theory Comput. 2009, 5, 2047.
42. Ma, Y.; Rohlfing, M.; Molteni, C. J. Chem. Theory Comput. 2010, 6, 257.
43. Olsen, S. The electronic excited states of green fluorescent protein chromophore models, 2004. Stanford University Web Site. http://mtzweb.stanford. edu/resources/theses/olsen/olsenthesis.htm (accessed July 5, 2010).
44. Epifanovsky, E.; Polyakov, I.; Grigorenko, B.; Nemukhin, A.; Krylov, A. J. Chem. Phys. 2010, 132, 115104.
45. Olsen, S.; Lamothe, K.; Martínez, T. D. J. Am. Chem. Soc. 2010, 132, 1192.
46. Nakano, H. J. Chem. Phys. 1993, 99, 7983.
47. Granovsky, A. A. Firefly (former PC GAMESS) Home Page. http://classic.chem.msu.su (accessed July 5, 2010).
48. Krylov, A. I. Annu. Rev. Phys. Chem. 2008, 59, 433.
49. Grimme, S. J. Chem. Phys. 2003, 118, 9095.
50. Rhee, Y. M.; Head-Gordon, M. J. Phys. Chem. A 2007, 111, 5314.
51. 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 III, H. F.; Kong, J.; Krylov, A. I.; Gill, P. M. W.; Head-Gordon, M. Phys. Chem. Chem. Phys. 2006, 8, 3172.
52. Bravaya, K.; Bochenkova, A.; Granovsky, A.; Nemukhin, A. J. Am. Chem. Soc. 2007, 129, 13035-13042