Origin of light-induced spin-correlated radical pairs in cryptochrome

Journal of Physical Chemistry B

Volumn 114, Issue 45, 2010, Pages 14745-14754

  Weber, Stefan ^a   Biskup, Till ^a,b   Okafuji, Asako ^a   Marino, Anthony R ^c   Berthold, Thomas ^a   Link, Gerhard ^a   Hitomi, Kenichi ^d   Getzoff, Elizabeth D ^d   Schleicher, Erik ^a   Norris Jr , James R ^c  

^a UNIVERSITY OF FREIBURG   (Germany)

^b FREIE UNIVERSITÄT BERLIN   (Germany)

^c UNIVERSITY OF CHICAGO   (United States)

^d SCRIPPS RESEARCH INSTITUTE   (United States)

Author keywords

[No Author keywords available]

Indexed keywords

AMINO ACIDS; COMPASSES (MAGNETIC); ELECTRONS; MAGNETIC FIELDS; PARAMAGNETISM; SPIN DYNAMICS; SPIN POLARIZATION;

COFACTORS; CRYPTOCHROMES; DIFFERENT PRECURSORS; ELECTRON SPINS; ELECTRON TRANSFER; ELECTRON-SPIN POLARIZATION; FLAVIN ADENINE DINUCLEOTIDE; IN-VIVO; LIGHT EXCITATION; MAGNETIC COMPASS; MIGRATORY BIRDS; PAIR FORMATION; PHOTOREACTIONS; PROTEIN SURFACE; RADICAL PAIR; REDOX STATE; SPECTRAL SIMULATIONS; SPIN-POLARIZED; THERMAL EQUILIBRIUMS; TIME-RESOLVED; TRYPTOPHAN RESIDUES; X-BAND MICROWAVE FREQUENCY; XENOPUS LAEVIS;

FREE RADICAL REACTIONS;

EID: 77957891710     PISSN: 15206106     EISSN: 15205207     Source Type: Journal    
DOI: 10.1021/jp103401u     Document Type: Article

References (71)

1. Lin, C.; Todo, T. Genome Biol. 2005, 6, Art. No. 220.
2. Weber, S. Biochim. Biophys. Acta 2005, 1707, 1-23.
3. Sancar, A. J. Biol. Chem. 2008, 283, 32153-32157.
4. Essen, L.-O.; Klar, T. Cell. Mol. Life Sci. 2006, 63, 1266-1277.
5. Kao, Y.-T.; Saxena, C.; Wang, L.; Sancar, A.; Zhong, D. Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 2005, 102, 16128-16132.
6. Cashmore, A. R. Cell (Cambridge, Mass.) 2003, 114, 537-543.
7. Li, Q.-H.; Yang, H.-Q. Photochem. Photobiol. 2007, 83, 94-101.
8. Losi, A. Photochem. Photobiol. 2007, 83, 1283-1300.
9. Shalitin, D.; Yu, X.; Maymon, M.; Mockler, T.; Lin, C. Plant Cell 2003, 15, 2421-2429.
10. Zeugner, A.; Byrdin, M.; Bouly, J.-P.; Bakrim, N.; Giovani, B.; Brettel, K.; Ahmad, M. J. Biol. Chem. 2005, 280, 19437-19440.
11. Selby, C. P.; Sancar, A. Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 2006, 103, 17696-17700.
12. Hoang, N.; Schleicher, E.; Kacprzak, S.; Bouly, J.-P.; Picot, M.; Wu, W.; Berndt, A.; Wolf, E.; Bittl, R.; Ahmad, M. PLoS Biol. 2008, 6, e160.1559-e1160.1569.
13. Kavakli, I. H.; Sancar, A. Biochemistry 2004, 43, 15103-15110.
14. MacFarlane IV, A. W.; Stanley, R. J. Biochemistry 2003, 42, 8558-8568.
15. Gindt, Y. M.; Vollenbroek, E.; Westphal, K.; Sackett, H.; Sancar, A.; Babcock, G. T. Biochemistry 1999, 38, 3857-3866.
16. Weber, S.; Kay, C. W. M.; Mögling, H.; Möbius, K.; Hitomi, K.; Todo, T. Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 2002, 99, 1319-1322.
17. Ritz, T.; Adem, S.; Schulten, K. Biophys. J. 2000, 78, 707-718.
18. Henbest, K. B.; Maeda, K.; Hore, P. J.; Joshi, M.; Bacher, A.; Bittl, R.; Weber, S.; Timmel, C. R.; Schleicher, E. Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 2008, 105, 14395-14399.
19. Rodgers, C. T.; Hore, P. J. Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 2009, 106, 353-360.
20. Ritz, T.; Ahmad, M.; Mouritsen, H.; Wiltschko, R.; Wiltschko, W. J. R. Soc. Interface 2010, 7, S135-S136.
21. Park, H.-W.; Kim, S.-T.; Sancar, A.; Deisenhofer, J. Science 1995, 268, 1866-1872.
22. Kao, Y.-T.; Saxena, C.; Wang, L.; Sancar, A.; Zhong, D. Cell Biochem. Biophys. 2007, 48, 32-44.
23. Byrdin, M.; Sartor, V.; Eker, A. P. M.; Vos, M. H.; Aubert, C.; Brettel, K.; Mathis, P. Biochim. Biophys. Acta 2004, 1655, 64-70.
24. Byrdin, M.; Lukacs, A.; Thiagarajan, V.; Eker, A. P. M.; Brettel, K.; Vos, M. H. J. Phys. Chem. A 2010, 114, 3207-3214.
25. Tamada, T.; Kitadokoro, K.; Higuchi, Y.; Inaka, K.; Yasui, A.; de Ruiter, P. E.; Eker, A. P. M.; Miki, K. Nat. Struct. Biol. 1997, 4, 887-891.
26. Komori, H.; Masui, R.; Kuramitsu, S.; Yokoyama, S.; Shibata, T.; Inoue, Y.; Miki, K. Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 2001, 98, 13560-13565.
27. Mees, A.; Klar, T.; Gnau, P.; Hennecke, U.; Eker, A. P. M.; Carell, T.; Essen, L.-O. Science 2004, 306, 1789-1793.
28. Brudler, R.; Hitomi, K.; Daiyasu, H.; Toh, H.; Kucho, K.-i.; Ishiura, M.; Kanehisa, M.; Roberts, V. A.; Todo, T.; Tainer, J. A.; Getzoff, E. D. Mol. Cell 2003, 11, 59-67.
29. Brautigam, C. A.; Smith, B. S.; Ma, Z.; Palnitkar, M.; Tomchick, D. R.; Machius, M.; Deisenhofer, J. Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 2004, 101, 12142-12147.
30. Huang, Y.; Baxter, R.; Smith, B. S.; Partch, C. L.; Colbert, C. L.; Deisenhofer, J. Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 2006, 103, 17701-17706.
31. Klar, T.; Pokorny, R.; Moldt, J.; Batschauer, A.; Essen, L.-O. J. Mol. Biol. 2007, 366, 954-964.
32. Lukacs, A.; Eker, A. P. M.; Byrdin, M.; Brettel, K.; Vos, M. H. J. Am. Chem. Soc. 2008, 130, 14394-14395.
33. Moser, C. C.; Page, C. C.; Farid, R.; Dutton, P. L. J. Bioenerg. Biomembr. 1995, 27, 263-274.
34. Page, C. C.; Moser, C. C.; Chen, X.; Dutton, L. Nature 1999, 402, 47-52.
35. Li, Y. F.; Heelis, P. F.; Sancar, A. Biochemistry 1991, 30, 6322-6329.
36. Okafuji, A.; Biskup, T.; Hitomi, K.; Getzoff, E. D.; Kaiser, G.; Batschauer, A.; Bacher, A.; Hidema, J.; Teranishi, M.; Yamamoto, K.; Schleicher, E.; Weber, S. DNA Repair 2010, 9, 495-505.
37. Damiani, M. J.; Yalloway, G. N.; Lu, J.; McLeod, N. R.; O'Neill, M. A. Biochemistry 2009, 48, 11399-11411.
38. Phillips, J. B.; Jorge, P. E.; Muheim, R. J. R. Soc. Interface 2010, 7, S241-S256.
39. Biskup, T.; Schleicher, E.; Okafuji, A.; Link, G.; Hitomi, K.; Getzoff, E. D.; Weber, S. Angew. Chem., Int. Ed. 2009, 48, 404-407.
40. Fuchs, M.; Schleicher, E.; Schnegg, A.; Kay, C. W. M.; Törring, J. T.; Bittl, R.; Bacher, A.; Richter, G.; Möbius, K.; Weber, S. J. Phys. Chem. B 2002, 106, 8885-8890.
41. Pogni, R.; Baratto, M. C.; Teutloff, C.; Giansanti, S.; Ruiz-Dueñas, F. J.; Choinowski, T.; Piontek, K.; Martínez, A. T.; Lendzian, F.; Basosi, R. J. Biol. Chem. 2006, 281, 9517-9526.
42. Liedvogel, M.; Mouritsen, H. J. R. Soc. Interface 2010, 7, S147-S162.
43. Daiyasu, H.; Ishikawa, T.; Kuma, K.-i.; Iwai, S.; Todo, T.; Toh, H. Genes Cells 2004, 9, 479-495.
44. Jorns, M. S.; Wang, B.; Jordan, S. P.; Chanderkar, L. P. Biochemistry 1990, 29, 552-561.
45. Stesmans, A.; van Gorp, G. Phys. Lett. A 1989, 139, 95-98.
46. Buckley, C. D.; Hunter, D. A.; Hore, P. J.; McLauchlan, K. A. Chem. Phys. Lett. 1987, 135, 307-312.
47. Closs, G. L.; Forbes, M. D. E.; Norris, J. R. J. Phys. Chem. 1987, 91, 3592-3599.
48. Stehlik, D.; Bock, C. H.; Petersen, J. J. Phys. Chem. 1989, 93, 1612-1619.
49. Kothe, G.; Weber, S.; Ohmes, E.; Thurnauer, M. C.; Norris, J. R. J. Phys. Chem. 1994, 98, 2706-2712.
50. Thurnauer, M. C.; Norris, J. R. Chem. Phys. Lett. 1980, 76, 557-561.
51. Hore, P. J.; Hunter, D. A.; McKie, C. D.; Hoff, A. J. Chem. Phys. Lett. 1987, 137, 495-500.
52. Hasharoni, K.; Levanon, H.; Tang, J.; Bowman, M. K.; Norris, J. R.; Gust, D.; Moore, T. A.; Moore, A. L. J. Am. Chem. Soc. 1990, 112, 6477-6481.
53. Turro, N. J.; Kleinman, M. H.; Karatekin, E. Angew. Chem., Int. Ed. 2000, 39, 4436-4461.
54. Press, W. H.; Flannery, B. P.; Teukolsky, S. A.; Vetterling, W. T. Numerical Recipes. The Art of Scientific Computing; Cambridge University Press: Cambridge, 1989.
55. Kowalczyk, R. M.; Schleicher, E.; Bittl, R.; Weber, S. J. Am. Chem. Soc. 2004, 126, 11393-11399.
56. Schleicher, E.; Kowalczyk, R. M.; Kay, C. W. M.; Hegemann, P.; Bacher, A.; Fischer, M.; Bittl, R.; Richter, G.; Weber, S. J. Am. Chem. Soc. 2004, 126, 11067-11076.
57. Aubert, C.; Vos, M. H.; Mathis, P.; Eker, A. P. M.; Brettel, K. Nature 2000, 405, 586-590.
58. Saxena, C.; Sancar, A.; Zhong, D. J. Phys. Chem. B 2004, 108, 18026-18033.
59. Hulsebosch, R. J.; Borovykh, I. V.; Paschenko, S. V.; Gast, P.; Hoff, A. J. J. Phys. Chem. B 1999, 103, 6815-6823.
60. Izmaylov, A. F.; Tully, J. C.; Frisch, M. J. J. Phys. Chem. A 2009, 113, 12276-12284.
61. Fuchs, M. R.; Prisner, T. F.; Möbius, K. Rev. Sci. Instrum. 1999, 70, 3681-3683.
62. Kothe, G.; Thurnauer, M. C. Photosynth. Res. 2009, 102, 349-365.
63. Kobori, Y.; Shibano, Y.; Endo, T.; Tsuji, H.; Murai, H.; Tamao, K. J. Am. Chem. Soc. 2009, 131, 1624-1625.
64. Verhoeven, J. W. J. Photochem. Photobiol. C 2006, 7, 40-60.
65. Levanon, H.; Möbius, K. Annu. Rev. Biophys. Biomol. Struct. 1997, 26, 495-540.
66. Gauden, M.; van Stokkum, I. H. M.; Key, J. M.; Lührs, D. C.; van Grondelle, R.; Hegemann, P.; Kennis, J. T. M. Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 2006, 103, 10895-10900.
67. Kay, C. W. M.; Schleicher, E.; Kuppig, A.; Hofner, H.; Rüdiger, W.; Schleicher, M.; Fischer, M.; Bacher, A.; Weber, S.; Richter, G. J. Biol. Chem. 2003, 278, 10973-10982.
68. Wong, S. K.; Hutchinson, D. A.; Wan, J. K. S. J. Chem. Phys. 1973, 58, 985-989.
69. Atkins, P. W.; Evans, G. T. Mol. Phys. 1974, 27, 1633-1644.
70. Mi, Q.; Ratner, M. A.; Wasielewski, M. R. J. Phys. Chem. A 2010, 114, 162-171.
71. Gegear, R. J.; Foley, L. E.; Casselman, A.; Reppert, S. M. Nature 2010, 463, 804-807.