Excited states of the green fluorescent protein chromophore: Performance of ab initio and semi-empirical methods

Physica Status Solidi (B) Basic Research

Volumn 249, Issue 2, 2012, Pages 392-400

  Wanko, Marius ^a   García Risueño, Pablo ^b,c   Rubio, Angel ^a  

^a UNIVERSITY OF THE BASQUE COUNTRY UPV EHU   (Spain)

^b INSTITUTO DE QUÍMICA FÍSICA ROCASOLANO   (Spain)

^c UNIVERSITY OF ZARAGOZA   (Spain)

Author keywords

ab initio; Chromophore; Density functional theory; Green fluoroscent protein; Semi empirical; Time dependent DFT

Indexed keywords

CALCULATIONS; CHARGE TRANSFER; DENSITY FUNCTIONAL THEORY; EXCITED STATES; FLUORESCENCE; GENETIC ENGINEERING; MOLECULAR BIOLOGY; PROTEINS;

AB INITIO; ABSORPTION AND EMISSIONS; GREEN FLUORESCENT PROTEIN; GREEN FLUOROSCENT PROTEINS; METHODOLOGICAL ASPECTS; PHOTOPHYSICAL PROPERTIES; SEMI-EMPIRICAL; TIME-DEPENDENT DFT;

CHROMOPHORES;

EID: 84856060939     PISSN: 03701972     EISSN: 15213951     Source Type: Journal    
DOI: 10.1002/pssb.201100536     Document Type: Article

References (40)

1. M. Ormo and S. J. Remington, Science 273, 1392-1395 (1996).
2. F. Yang, L. G. Moss, and G. N. Phillips, Jr., Nature Biotechnol. 14, 1246-1251 (1996).
3. A. A. Voityuk, M. E. Michel-Beyerle, and N. Rösch, Chem. Phys. Lett. 272, 162-167 (1997).
4. W. Weber, V. Helms, J. A. McCammon, and P. W. Langhoff, Proc. Natl. Acad. Sci. USA 96, 6177-6182 (1999).
5. S. B. Nielsen, A. Lapierre, J. U. Andersen, U. V. Pedersen, S. Tomita, and L. H. Andersen, Phys. Rev. Lett. 87(22), 228102 (2001).
6. A. K. Das, J. Y. Hasegawa, T. Miyahara, M. Ehara, and H. Nakatsuji, J. Comput. Chem. 24, 1421-1431 (2003).
7. M. E. Martin, F. Negri, and M. Olivucci, J. Am. Chem. Soc. 126(17), 5452-5464 (2004).
8. A. F. L. Creemers, C. H. W. Klaassen, P. H. M. Bovee-Geurts, R. Kelle, U. Kragl, J. Raap, W. J. de Grip, J. Lugtenburg, and H. J. M. de Groot, Biochemistry 38(22), 7195-7199 (1999).
9. M. Chattoraj, B. A. King, G. U. Bublitz, and S. G. Boxer, Proc. Natl. Acad. Sci. USA 93, 8362-8367 (1996).
10. P. Altoé, F. Bernardi, M. Garavelli, G. Orlandi, and F. Negri, J. Am. Chem. Soc. 127, 3952-3963 (2005).
11. X. Li, L. W. Chung, H. Mizuno, A. Miyawaki, and K. Morokuma, J. Phys. Chem. B 114, 1114-1126 (2010).
12. S. B. Wan, S. S. Liu, G. J. Zhao, M. D. Chen, K. Han, and M. T. Sun, Biophys. Chem. 129(2-3), 218-223 (2007).
13. C. Filippi, M. Zaccheddu, and F. Buda, J. Chem. Theory Comput. 5(8), 2074-2087 (2009).
14. J. Rajput, D. B. Rahbek, L. H. Andersen, T. Rocha-Rinza, O. Christiansen, K. B. Bravaya, A. V. Erokhin, A. V. Bochenkova, K. M. Solntsev, J. Dong, J. Kowalik, L. M. Tolbert, MÅ. Petersen, and M. B. Nielsen, Phys. Chem. Chem. Phys. 11(43), 9996-10002 (2009).
15. J. Dong, K. M. Solntsev, and L. M. Tolbert, J. Am. Chem. Soc. 128(37), 12038-12039 (2006).
16. TURBOMOLE V6. 1 2009, a development of University of Karlsruhe and Forschungszentrum Karlsruhe GmbH, 1989-2007, TURBOMOLE GmbH, since 2007; available from.
17. F. Neese, A. Hansen, F. Wennmohs, and S. Grimme, Acc. Chem. Res. 42(5), 641-648 (2009).
18. F. Neese, ORCA - An Ab Initio, DFT and Semiempirical electronic structure package, Version 2.7 - Revision 0, University Bonn, June 2009.
19. F. Neese, J. Chem. Phys. 119, 9428-9443 (2003).
20. W. Weber and W. Thiel, Theor. Chem. Acc. 103, 495-506 (2000).
21. T. Yanai, D. P. Tew, and N. C. Handy, Chem. Phys. Lett. 393, 51-57 (2004).
22. H. Iikura, T. Tsuneda, T. Yanai, and K. Hirao, J. Chem. Phys. 115, 3540-3544 (2001).
23. Gaussian 03, Revision B.04, M. J. Frisch, G. W. Trucks, H. B. Schlegel, G. E. Scuseria, M. A. Robb, J. R. Cheeseman, J. A. Montgomery, Jr., T. Vreven, K. N. Kudin, J. C. Burant, J. M. Millam, S. S. Iyengar, J. Tomasi, V. Barone, B. Mennucci, M. Cossi, G. Scalmani, N. Rega, G. A. Petersson, H. Nakatsuji, M. Hada, M. Ehara, K. Toyota, R. Fukuda, J. Hasegawa, M. Ishida, T. Nakajima, Y. Honda, O. Kitao, H. Nakai, M. Klene, X. Li, J. E. Knox, H. P. Hratchian, J. B. Cross, C. Adamo, J. Jaramillo, R. Gomperts, R. E. Stratmann, O. Yazyev, A. J. Austin, R. Cammi, C. Pomelli, J. W. Ochterski, P. Y. Ayala, K. Morokuma, G. A. Voth, P. Salvador, J. J. Dannenberg, V. G. Zakrzewski, S. Dapprich, A. D. Daniels, M. C. Strain, O. Farkas, D. K. Malick, A. D. Rabuck, K. Raghavachari, J. B. Foresman, J. V. Ortiz, Q. Cui, A. G. Baboul, S. Clifford, J. Cioslowski, B. B. Stefanov, G. Liu, A. Liashenko, P. Piskorz, I. Komaromi, R. L. Martin, D. J. Fox, T. Keith, M. A. Al-Laham, C. Y. Peng, A. Nanayakkara, M. Challacombe, P. M. W. Gill, B. Johnson, W. Chen, M. W. Wong, C. Gonzalez, J. A. Pople, Gaussian, Inc., Pittsburgh PA, 2003.
24. T. A. Niehaus, J. Mol. Struct.: Theochem. 914(1-3), 38-49 (2009).
25. T. A. Niehaus, S. Suhai, F. Della Sala, P. Lugli, M. Elstner, G. Seifert, and T. Frauenheim, Phys. Rev. B 63, 085108 (2001).
26. M. Elstner, D. Porezag, G. Jungnickel, J. Elsner, M. Haugk, T. Frauenheim, S. Suhai, and G. Seifert, Phys. Rev. B 58, 7260-7268 (1998).
27. A. Castro, H. Appel, M. Oliveira, C. Rozzi, X. Andrade, F. Lorenzen, M. Marques, E. Gross, and A. Rubio, Phys. Status Solidi B 243, 2465-2488 (2006).
28. A. D. MacKerell, D. Bashford, M. Bellott, R. L. Dunbrack, J. D. Evanseck, M. J. Field, S. Fischer, J. Gao, H. Guo, S. Ha, D. Joseph-McCarthy, L. Kuchnir, K. Kuczera, F. T. K. Lau, C. Mattos, S. Michnick, T. Ngo, D. T. Nguyen, B. Prodhom, W. E. Reiher, III, B. Roux, M. Schlenkrich, J. C. Smith, R. Stote, J. Straub, M. Watanabe, J. Wiorkiewicz-Kuczera, D. Yin, and M. Karplus, J. Phys. Chem. B 102, 3586-3616 (1998).
29. M. Gaus, Q. A. Cui, and M. Elstner, J. Chem. Theory Comput. 7(4), 931-948 (2011).
30. J. J. van Thor, G. Y. Georgiev, M. Towrie, and J. T. Sage, J. Biol. Chem. 280(39), 33652-33659 (2005).
31. A. R. Dinner, X. Lopez, and M. Karplus, Theor. Chem. Acc. 109, 118 (2003).
32. V. Helms, T. P. Straatsma, and J. A. McCammon, J. Phys. Chem. B 103, 3263-3269 (1999).
33. M. Wanko, M. Hoffmann, T. Frauenheim, and M. Elstner, J. Comput.-Aided Mol. Des. 20, 511-518 (2006).
34. A. F. Bell, X. He, R. M. Wachter, and P. J. Tonge, Biochemistry 39(15), 4423-4431 (2000).
35. T. Laino, R. Nifos, and V. Tozzini, Chem. Phys. 298, 17-28 (2004).
36. R. Y. Tsien, Annu. Rev. Biochem. 67, 509-544 (1998).
37. J. T. M. Kennis, D. S. Larsen, N. H. M. van Stokkum, M. Vengris, J. J. van Thor, and R. van Grondelle, Proc. Natl. Acad. Sci. USA 101(52), 17988-17993 (2004).
38. K. Brejc, T. K. Sixma, P. A. Kitts, S. R. Kain, R. Y. Tsien, M. Ormo, and S. J. Remington, Proc. Natl. Acad. Sci. USA 94(6), 2306-2311 (1997).
39. J. Y. Hasegawa, K. Fujimoto, B. Swerts, T. Miyahara, and H. Nakatsuji, J. Comput. Chem. 28(15), 2443-2452 (2007).
40. M. Schreiber, M. R. Silva-Junior, S. P. A. Sauer, and W. Thiel, J. Chem. Phys. 128(13), 134110 (2008).