Carotenoid excited-state properties in photosynthetic purple bacterial reaction centers: Effects of the protein environment

Journal of Physical Chemistry B

Volumn 115, Issue 21, 2011, Pages 7058-7068

  Pan, Jie ^a   Lin, Su ^a   Allen, James P ^a   Williams, Joann C ^a   Frank, Harry A ^b   Woodbury, Neal W ^a  

^a ARIZONA STATE UNIVERSITY   (United States)

^b UNIVERSITY OF CONNECTICUT   (United States)

Author keywords

[No Author keywords available]

Indexed keywords

BACTERIOLOGY; ENERGY EFFICIENCY; ENERGY TRANSFER; PIGMENTS;

ABSORBANCE BANDS; BACTERIAL REACTION; BACTERIOCHLOROPHYLLS; BINDING POCKETS; CAROTENOID TRIPLET STATE; EFFICIENCY OF ENERGY TRANSFER; ENERGY TRANSFER EFFICIENCY; EXCITED STATE LIFETIMES; EXCITED-STATE PROPERTIES; EXPERIMENTAL EVIDENCE; LIGHT-HARVESTING COMPLEX II; NEAR INFRARED; PHOTOPHYSICAL PROPERTIES; PRIMARY ELECTRON DONOR; REACTION CENTER; SPHAEROIDES; STRUCTURAL CONSTRAINTS; STRUCTURAL INFORMATION; TRIPLET ENERGY TRANSFER; TRIPLET STATE; WILD TYPES;

EXCITED STATES;

EID: 79957591664     PISSN: 15206106     EISSN: 15205207     Source Type: Journal    
DOI: 10.1021/jp200077e     Document Type: Article

References (55)

1. Frank, H. A.; Cogdell, R. J. In Carotenoids in Photosynthesis; Young, A. J., Britton, G., Eds.; Chapman & Hall: London, 1993, p 252.
2. Polivka, T.; Sundstrom, V. Chem. Rev. 2004, 104, 2021
3. Polivka, T.; Frank, H. A. Acc. Chem. Res. 2010, 43, 1125
4. Vaswani, H. M.; Holt, N. E.; Fleming, G. R. Pure Appl. Chem. 2005, 77, 925
5. Frank, H. A.; Bautista, J. A.; Josue, J.; Pendon, Z.; Hiller, R. G.; Sharples, F. P.; Gosztola, D.; Wasielewski, M. R. J. Phys. Chem. B 2000, 104, 4569
6. Polivka, T.; Pellnor, M.; Melo, E.; Pascher, T.; Sundstrom, V.; Osuka, A.; Naqvi, K. R. J. Phys. Chem. C 2007, 111, 467
7. Zigmantas, D.; Hiller, R. G.; Sharples, F. P.; Frank, H. A.; Sundstrom, V.; Polivka, T. Phys. Chem. Chem. Phys. 2004, 6, 3009
8. Roszak, A. W.; McKendrick, K.; Gardiner, A. T.; Mitchell, I. A.; Isaacs, N. W.; Cogdell, R. J.; Hashimoto, H.; Frank, H. A. Structure 2004, 12, 765
9. Yeates, T. O.; Komiya, H.; Chirino, A.; Rees, D. C.; Allen, J. P.; Feher, G. Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 1988, 85, 7993
10. Woodbury, N. W.; Allen, J. P. In Anoxygenic Photosynthetic Bacteria; Kluwer Academic Publishers: Dordrecht, The Netherlands, 1995; Vol. 2.
11. Cogdell, R. J.; Gall, A.; Kohler, J. Q. Rev. Biophys. 2006, 39, 227
12. McDermott, G.; Prince, S. M.; Freer, A. A.; Hawthornthwaitelawless, A. M.; Papiz, M. Z.; Cogdell, R. J.; Isaacs, N. W. Nature 1995, 374, 517
13. deWinter, A.; Boxer, S. G. J. Phys. Chem. B 1999, 103, 8786
14. Lin, S.; Katilius, E.; Ilagan, R. P.; Gibson, G. N.; Frank, H. A.; Woodbury, N. W. J. Phys. Chem. B 2006, 110, 15556
15. Lin, S.; Katilius, E.; Taguchi, A. K. W.; Woodbury, N. W. J. Phys. Chem. B 2003, 107, 14103
16. Jones, M. R. Structural Plasticity of Reaction Centers from Purple Bacteria. In The Purple Phototrophic Bacteria; Hunter, C. N.; Daldal, F.; Thurnauer, M. C.; Beatty, J. T., Eds.; Advances in Photosynthesis and Respiration; Springer: Dordrecht, The Netherlands, 2009; p 295.
17. Williams, J. C.; Allen, J. P. Directed Modification of Reaction Centers from Purple Bacteria. In The Purple Phototrophic Bacteria; Hunter, C. N.; Daldal, F.; Thurnauer, M. C.; Beatty, J. T., Eds.; Advances in Photosynthesis and Respiration; Springer: Dordrecht, The Netherlands, 2009; p 337.
18. de Weerd, F. L.; van Stokkum, I. H. M.; van Grondelle, R. Chem. Phys. Lett. 2002, 354, 38
19. Niedzwiedzki, D.; Koscielecki, J. F.; Cong, H.; Sullivan, J. O.; Gibson, G. N.; Birge, R. R.; Frank, H. A. J. Phys. Chem. B 2007, 111, 5984
20. Billsten, H. H.; Sundstrom, V.; Polivka, T. J. Phys. Chem. A 2005, 109, 1521
21. Wohlleben, W.; Buckup, T.; Herek, J. L.; Cogdell, R. J.; Motzkus, M. Biophys. J. 2003, 85, 442
22. Papagiannakis, E.; van Stokkum, I. H. M.; Vengris, M.; Cogdell, R. J.; van Grondelle, R.; Larsen, D. S. J. Phys. Chem. B 2006, 110, 5727
23. Papagiannakis, E.; Kennis, J. T. M.; van Stokkum, I. H. M.; Cogdell, R. J.; van Grondelle, R. Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 2002, 99, 6017
24. Polivka, T.; Sundstrom, V. Chem. Phys. Lett. 2009, 477, 1
25. Koyama, Y.; Rondonuwu, F. S.; Fujii, R.; Watanabe, Y. Biopolymers 2004, 74, 2
26. Rondonuwu, F. S.; Yokoyama, K.; Fujii, R.; Koyama, Y.; Cogdell, R. J.; Watanabe, Y. Chem. Phys. Lett. 2004, 390, 314
27. Frank, H. A.; Polivka, T. Energy Transfer from Carotenoids to Bacteriochlorophylls. In The Purple Phototrophic Bacteria; Hunter, C. N.; Daldal, F.; Thurnauer, M. C.; Beatty, J. T., Eds.; Advances in Photosynthesis and Respiration; Springer: Dordrecht, The Netherlands, 2009; p 213.
28. Jackson, J. A.; Lin, S.; Taguchi, A. K. W.; Williams, J. C.; Allen, J. P.; Woodbury, N. W. J. Phys. Chem. B 1997, 101, 5747
29. Goldsmith, J. O.; Boxer, S. G. Biochim. Biophys. Acta, Bioenerg. 1996, 1276, 171
30. Katilius, E.; Babendure, J. L.; Lin, S.; Woodbury, N. W. Photosynth. Res. 2004, 81, 165
31. Gradinaru, C. C.; van Stokkum, I. H. M.; Pascal, A. A.; van Grondelle, R.; van Amerongen, H. J. Phys. Chem. B 2000, 104, 9330
32. Jailaubekov, A. E.; Song, S.-H.; Vengris, M.; Cogdell, R. J.; Larsen, D. S. Chem. Phys. Lett. 2010, 487, 101
33. van Stokkum, I. H. M.; Larsen, D. S.; van Grondelle, R. Biochim. Biophys. Acta, Bioenerg. 2004, 1657, 82
34. Cong, H.; Niedzwiedzki, D. M.; Gibson, G. N.; LaFountain, A. M.; Kelsh, R. M.; Gardiner, A. T.; Cogdell, R. J.; Frank, H. A. J. Phys. Chem. B 2008, 112, 10689
35. Polivka, T.; Balashov, S. P.; Chabera, P.; Imasheva, E. S.; Yartsev, A.; Sundstrom, V.; Lanyi, J. K. Biophys. J. 2009, 96, 2268
36. Niedzwiedzki, D. M.; Sandberg, D. J.; Cong, H.; Sandberg, M. N.; Gibson, G. N.; Birge, R. R.; Frank, H. A. Chem. Phys. 2009, 357, 4
37. Gradinaru, C. C.; Kennis, J. T. M.; Papagiannakis, E.; van Stokkum, I. H. M.; Cogdell, R. J.; Fleming, G. R.; Niederman, R. A.; van Grondelle, R. Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 2001, 98, 2364
38. Frank, H. A.; Chynwat, V.; Posteraro, A.; Hartwich, G.; Simonin, I.; Scheer, H. Photochem. Photobiol. 1996, 64, 823
39. Fujii, R.; Furuichi, K.; Zhang, J. P.; Nagae, H.; Hashimoto, H.; Koyama, Y. J. Phys. Chem. A 2002, 106, 2410
40. Arellano, J. B.; Melo, T. B.; Fyfe, P. K.; Cogdell, R. J.; Naqvi, K. R. Photochem. Photobiol. 2004, 79, 68
41. Zhang, J. P.; Fujii, R.; Qian, P.; Inaba, T.; Mizoguchi, T.; Koyama, Y.; Onaka, K.; Watanabe, Y.; Nagae, H. J. Phys. Chem. B 2000, 104, 3683
42. Walla, P. J.; Linden, P. A.; Hsu, C. P.; Scholes, G. D.; Fleming, G. R. Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 2000, 97, 10808
43. Jordan, P.; Fromme, P.; Witt, H. T.; Klukas, O.; Saenger, W.; Krauss, N. Nature 2001, 411, 909
44. Liu, Z. F.; Yan, H. C.; Wang, K. B.; Kuang, T. Y.; Zhang, J. P.; Gui, L. L.; An, X. M.; Chang, W. R. Nature 2004, 428, 287
45. Hilbert, M.; Wehling, A.; Schlodder, E.; Walla, P. J. J. Phys. Chem. B 2004, 108, 13022
46. Walla, P. J.; Linden, P. A.; Ohta, K.; Fleming, G. R. J. Phys. Chem. A 2002, 106, 1909
47. Wohlleben, W.; Buckup, T.; Hashimoto, H.; Cogdell, R. J.; Herek, J. L.; Motzkus, M. J. Phys. Chem. B 2004, 108, 3320
48. Chabera, P.; Fuciman, M.; Hribek, P.; Polivka, T. Phys. Chem. Chem. Phys. 2009, 11, 8795
49. Zhu, J. Y.; Gdor, I.; Smolensky, E.; Friedman, N.; Sheves, M.; Ruhman, S. J. Phys. Chem. B 2010, 114, 3038
50. Berera, R.; van Stokkum, I. H. M.; Kodis, G.; Keirstead, A. E.; Pillai, S.; Herrero, C.; Palacios, R. E.; Vengris, M.; van Grondelle, R.; Gust, D.; Moore, T. A.; Moore, A. L.; Kennis, J. T. M. J. Phys. Chem. B 2007, 111, 6868
51. Tavan, P.; Schulten, K. Phys. Rev. B 1987, 36, 4337
52. Papagiannakis, E.; Das, S. K.; Gall, A.; van Stokkum, I. H. M.; Robert, B.; van Grondelle, R.; Frank, H. A.; Kennis, J. T. M. J. Phys. Chem. B 2003, 107, 5642
53. Wang, H. Y.; Lin, S.; Allen, J. P.; Williams, J. C.; Blankert, S.; Laser, C.; Woodbury, N. W. Science 2007, 316, 747
54. Pawlowicz, N. P.; Van Grondelle, R.; van Stokkum, I. H. M.; Breton, J.; Jones, M. R.; Groot, M. L. Biophys. J. 2008, 95, 1268
55. Lee, H.; Cheng, Y. C.; Fleming, G. R. Science 2007, 316, 1462