Proton transport in a membrane protein channel: Two-dimensional infrared spectrum modeling

Journal of Physical Chemistry B

Volumn 116, Issue 22, 2012, Pages 6336-6345

  Liang, Chungwen ^a   Knoester, Jasper ^a   Jansen, Thomas L C ^a  

^a UNIVERSITY OF GRONINGEN   (Netherlands)

Author keywords

[No Author keywords available]

Indexed keywords

AMIDES; BIOLOGICAL MEMBRANES; ISOTOPES; MOLECULAR DYNAMICS; PROTON TRANSFER; TWO DIMENSIONAL;

AMIDE I; BIOCHEMICAL REACTIONS; EXPERIMENTAL APPROACHES; INFRARED SPECTRUM; MEMBRANE PROTEINS; MOLECULAR DYNAMICS SIMULATIONS; MOLECULAR LEVELS; POSITION DEPENDENTS; PROTON CHANNELS; PROTON HOPPING; PROTON TRANSPORT; PROTON TRANSPORT PROCESS; TIME EVOLUTIONS; TIME RESOLUTION;

BIOLOGICAL SYSTEMS;

EID: 84861899909     PISSN: 15206106     EISSN: 15205207     Source Type: Journal    
DOI: 10.1021/jp3019827     Document Type: Article

References (97)

1. Liu, Z.; Yan, H.; Wang, K.; Kuang, T.; Zhang, J.; Gui, L.; An, X.; Chang, W. Nature 2004, 428, 287-292
2. Murakami, M.; Kouyama, T. Nature 2008, 453, 363-367
3. Benkovic, S. J.; Hammes-Schiffer, S. Science 2003, 301, 1196-1202
4. Sytina, O. A.; Heyes, D. J.; Hunter, C. N.; Alexandre, M. T.; van Stokkum, I. H. M.; van Grondelle, R.; Groot, M. L. Nature 2008, 456, 1001-1004
5. Urry, D. W. Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 1971, 68, 672-676
6. Burkhart, B. M.; Gassman, R. M.; Langs, D. A.; Pangborn, W. A.; Duax, W. L.; Pletnev, V. Biopolymers 1999, 51, 129-144
7. Schnell, J. R.; Chou, J. J. Nature 2008, 451, 591-595
8. Sharma, M.; Yi, M.; Dong, H.; Qin, H.; Peterson, E.; Busath, D. D.; Zhou, H.; Cross, T. A. Science 2010, 330, 509-512
9. Wraight, C. A. Biochim. Biophys. Acta 2006, 1757, 886-912
10. Hamm, P.; Lim, M.; DeGrado, W. F.; Hochstrasser, R. M. Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 1999, 96, 2036-2041
11. Asbury, J. B.; Steinel, T.; Kwak, K.; Corcelli, S. A.; Lawrence, C. P.; Skinner, J. L.; Fayer, M. D. J. Chem. Phys. 2004, 121, 12431-12446
12. Jansen, T. L. C.; Knoester, J. Acc. Chem. Res. 2009, 42, 1405-1411
13. Lin, Y. S.; Shorb, J. M.; Mukherjee, P.; Zanni, M. T.; Skinner, J. L. J. Phys. Chem. B 2009, 113, 592-602
14. Cho, M. Chem. Rev. 2008, 108, 1331-1418
15. Zhuang, W.; Hayashi, T.; Mukamel, S. Angew. Chem., Int. Ed. 2009, 48, 3750-3781
16. Park, S.; Odelius, M.; Gaffney, K. J. J. Phys. Chem. B 2009, 113, 7825-7835
17. Bagchi, S.; Charnley, A. K.; Smith, A. B.; Hochstrasser, R. M. J. Phys. Chem. B 2009, 113, 8412-8417
18. Liang, C.; Jansen, T. L. C.; Knoester, J. J. Chem. Phys. 2011, 134, 044502
19. Ghosh, A.; Qiu, J.; DeGrado, W. F.; Hochstrasser, R. M. Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 2011, 108, 6115-6120
20. Woutersen, S.; Hamm, P. J. Chem. Phys. 2001, 115, 7737-7744
21. Demirdöven, N.; Cheatum, C. M.; Chung, H. S.; Khalil, M.; Knoester, J.; Tokmakoff, A. J. Am. Chem. Soc. 2004, 126, 7981-7990
22. Smith, A. W.; Chung, H. S.; Ganim, Z.; Tokmakoff, A. J. Phys. Chem. B 2005, 109, 17025-17027
23. Hamm, P.; Lim, M. H.; Hochstrasser, R. M. J. Phys. Chem. B 1998, 102, 6123
24. Mukherjee, P.; Krummel, A. T.; Fulmer, E. C.; Kass, I.; Arkin, I. T.; Zanni, M. T. J. Chem. Phys. 2004, 120, 10215
25. Fang, C.; Senes, A.; Cristian, L.; DeGrado, W. F.; Hochstrasser, R. M. Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 2006, 103, 16740-16745
26. Manor, J.; Mukherjee, P.; Lin, Y. S.; Leonov, H.; Skinner, J. L.; Zanni, M. T.; Arkin, I. T. Structure 2009, 17, 247-254
27. Woys, A. M.; Lin, Y. S.; Reddy, A. S.; Xiong, W.; de Pablo, J. J.; Skinner, J. L.; Zanni, M. T. J. Am. Chem. Soc. 2010, 132, 2832-2838
28. Hybl, J. D.; Christophe, Y.; Jonas, D. M. Chem. Phys. 2001, 266, 295
29. Roberts, S. T.; Loparo, J. J.; Tokmakoff, A. J. Chem. Phys. 2006, 125, 084502
30. Kwak, K.; Rosenfeld, D. E.; Fayer, M. D. J. Chem. Phys. 2008, 128, 204505
31. Andersen, O. S. Annu. Rev. Physiol. 1984, 46, 531-548
32. Wallace, B. A. Annu. Rev. Biophys. Chem. 1990, 19, 127-157
33. Koeppe, R. E.; Andersen, O. S. Annu. Rev. Biophys. Biomech. 1996, 25, 231-258
34. Chernyshev, A.; Cukierman, S. Biophys. J. 2002, 82, 182-192
35. Roux, B.; Karplus, M. Annu. Rev. Biophys. Biomol. Struct. 1994, 23, 731-761
36. Woolf, T. B.; Roux, B. Proteins: Struct., Funct., Genet. 1996, 24, 92-114
37. Pomés, R.; Roux, B. Biophys. J. 2002, 82, 2304-2316
38. de Groot, B. L.; Tieleman, D. P.; Pohl, P.; Grubmuller, H. Biophys. J. 2002, 82, 2934-2942
39. Bastug, T.; Gray-Weale, A.; Patra, S. M.; Kuyucak, S. Biophys. J. 2006, 90, 2285-2296
40. Bourinbaiar, A. S.; Coleman, C. F. Arch. Virol. 1997, 142, 2225-2235
41. Dellago, C.; Naor, M. M.; Hummer, G. Phys. Rev. Lett. 2003, 90, 105902
42. Mann, D. J.; Halls, M. D. Phys. Rev. Lett. 2003, 90, 195503
43. Till, M. S.; Essigke, T.; Becker, T.; Ullmann, G. M. J. Phys. Chem. B 2008, 112, 13401-13410
44. Agmon, N. J. Chem. Phys. 1996, 93, 1714-1736
45. Braun-Sand, S.; Burykin, A.; Chu, Z. T.; Warshel, A. J. Phys. Chem. B 2005, 109, 583-592
46. Chernyshev, A.; Cukierman, S. Biophys. J. 2006, 91, 580-587
47. Narayan, S.; Wyatt, D. L.; Crumrine, D. S.; Cukierman, S. Biophys. J. 2007, 93, 1571-1579
48. Voth, G. A. Acc. Chem. Res. 2006, 39, 143-150
49. Portella, G.; Pohl, P.; de Groot, B. L. Biophys. J. 2007, 92, 3930-3937
50. Portella, G.; de Groot, B. L. Biophys. J. 2009, 96, 925-938
51. Pomés, R.; Roux, B. Biophys. J. 1996, 71, 19-39
52. Markland, T. E.; Habershon, S.; Manolopoulos, D. E. J. Chem. Phys. 2008, 128, 194506
53. Brewer, M. L.; Schmitt, U. W.; Voth, G. A. Biophys. J. 2001, 80, 1691-1702
54. Car, R.; Parrinello, M. Phys. Rev. Lett. 1985, 55, 2471-2474
55. Jansen, T. L. C.; Knoester, J. J. Chem. Phys. 2006, 124, 044502
56. Wang, L.; Middleton, C. T.; Zanni, M. T.; Skinner, J. L. J. Phys. Chem. B 2011, 115, 3713
57. Torii, H.; Tasumi, M. J. Raman Spectrosc. 1998, 29, 81
58. Ham, S.; Kim, J. H.; Lee, H.; Cho, M. H. J. Chem. Phys. 2003, 118, 3491
59. Gorbunov, R. D.; Kosov, D. S.; Stock, G. J. Chem. Phys. 2005, 122, 224904
60. Torii, H. J. Phys. Chem. A 2006, 110, 9469-9477
61. Jansen, T. L. C.; Knoester, J. J. Phys. Chem. B 2006, 110, 22910-22916
62. Auer, B. M.; Skinner, J. L. J. Phys. Chem. B 2009, 113, 4125-4130
63. Paarmann, A.; Hayashi, T.; Mukamel, S.; Miller, R. J. D. J. Chem. Phys. 2009, 130, 204110
64. Falvo, C.; Palmieri, B.; Mukamel, S. J. Chem. Phys. 2009, 130, 184501
65. Lill, M. A.; Helms, V. J. Chem. Phys. 2001, 114, 1125-1132
66. Lill, M. A.; Helms, V. J. Chem. Phys. 2001, 115, 7985-7992
67. Lill, M. A.; Helms, V. J. Chem. Phys. 2001, 115, 7993-8005
68. Lindahl, E.; Hess, B.; van der Spoel, D. J. Mol. Model. 2001, 7, 306-317
69. Jorgensen, W. L.; Tirado-Rives, J. J. Am. Chem. Soc. 1988, 110, 1657-1666
70. Tieleman, D. P.; MacCallum, J. L.; Ash, W. L.; Kandt, C.; Xu, Z.; Monticelli, L. J. Phys.: Condens. Matter 2006, 18, S1221-S1234
71. Berendsen, H. J. C.; Grigera, J. R.; Straatsma, T. P. J. Phys. Chem. 1987, 91, 6269-6271
72. Townsley, L. E.; Tucker, W. A.; Sham, S.; Hinton, J. F. Biochemistry 2001, 40, 11676-11686
73. Kandt, C.; Ash, W. L.; Tieleman, D. P. Methods 2007, 41, 475-488
74. Miyamoto, S.; Kollman, P. A. J. Comput. Chem. 1992, 13, 952-962
75. Hess, B.; Bekker, H.; Berendsen, H. J. C.; Fraaije, J. G. E. M. J. Comput. Chem. 1998, 18, 1463-1472
76. Darden, T.; York, D.; Pedersen, L. J. Chem. Phys. 1993, 98, 10089-10092
77. Nosé, S. Mol. Phys. 1984, 52, 255-268
78. Hoover, W. G. Phys. Rev. A 1985, 31, 1695-1697
79. Parrinello, M.; Rahman, A. J. Appl. Phys. 1981, 52, 7182-7190
80. Lill, M. A.; Helms, V. Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 2002, 99, 2778-2781
81. de Groot, B. L.; Frigato, T.; Helms, V.; Grubmüller, H. J. Mol. Biol. 2003, 333, 279-293
82. Devanathan, R.; Venkatnathan, A.; Rousseau, R.; Dupuis, M.; Frigato, T.; Gu, W.; Helms, V. J. Phys. Chem. B 2010, 114, 13681-13690
83. Liang, C.; Jansen, T. L. C. J. Chem. Phys. 2011, 135, 114502
84. Jansen, T. L. C.; Dijkstra, A. G.; Watson, T. M.; Hirst, J. D.; Knoester, J. J. Chem. Phys. 2006, 125, 44312
85. Jansen, T. L. C.; Knoester, J. Biophys. J. 2008, 94, 1818-1825
86. Sengupta, N.; Maekawa, H.; Zhuang, W.; Toniolo, C.; Mukamel, S.; Tobias, D. J.; Ge, N. H. J. Phys. Chem. B 2009, 113, 12037-12049
87. Jansen, T. L. C.; Auer, B. M.; Yang, M.; Skinner, J. L. J. Chem. Phys. 2010, 132, 224503
88. Bakker, H. J.; Rezus, Y. L. A.; Timmer, R. L. A. J. Phys. Chem. A 2008, 112, 11523
89. Luz, Z.; Meiboom, S. J. Am. Chem. Soc. 1964, 86, 4768-4769
90. Qin, Z.; Tepper, H. L.; Voth, G. A. J. Phys. Chem. B 2007, 111, 9931-9939
91. Maupin, C. M.; Voth, G. A. Biochim. Biophys. Acta 2010, 1804, 332-341
92. Sagnella, D. E.; Laasonen, K.; Klein, M. L. Biophys. J. 1996, 71, 1172-1178
93. Shepherd, L. M. S.; Morrison, C. A. J. Phys. Chem. B 2010, 114, 7047-7055
94. Cao, Z.; Peng, Y.; Yan, T.; Li, S.; Li, A.; Voth, G. A. J. Am. Chem. Soc. 2010, 132, 11395-11397
95. Moon, E. S.; Yoon, J.; Kang, H. J. Chem. Phys. 2010, 133, 044709
96. Churakov, A. V.; Prikhochenko, P. V.; Lev, O.; Medvedev, A. G.; Tripol'skaya, T. A.; Vener, M. V. J. Chem. Phys. 2010, 133, 164506
97. Feng, S.; Voth, G. A. J. Phys. Chem. B 2011, 115, 5903-5912