Near-IR resonance Raman spectroscopy of archaerhodopsin 3: Effects of transmembrane potential

Journal of Physical Chemistry B

Volumn 116, Issue 50, 2012, Pages 14592-14601

  Saint Clair, Erica C ^a   Ogren, John I ^a   Mamaev, Sergey ^a   Russano, Daniel ^a   Kralj, Joel M ^b   Rothschild, Kenneth J ^a  

^a BOSTON UNIVERSITY   (United States)

^b HARVARD UNIVERSITY   (United States)

Author keywords

[No Author keywords available]

Indexed keywords

BACTERIORHODOPSIN (BR); E. COLI; FLUORESCENT SENSORS; HALORUBRUM SODOMENSE; HYDRAZONES; HYDROGEN-BONDING STRENGTH; IN-VIVO; LIGHT DRIVEN; MAMMALIAN CELLS; MEMBRANE POTENTIALS; MICROBIAL RHODOPSINS; MOLECULAR LEVELS; NEAR-IR; NEUTRAL PH; PH RANGE; PHOTOCYCLES; POLAR LIPIDS; PROTON PUMP; RESONANCE RAMAN; RESONANCE RAMAN SPECTROSCOPY; SCHIFF-BASE; STRETCHING FREQUENCY; TRANSMEMBRANE POTENTIALS; WATER STRUCTURE;

BIOELECTRIC POTENTIALS; CELL MEMBRANES; CHROMOPHORES; CONFOCAL MICROSCOPY; CYANIDES; ELECTRIC FIELDS; ESCHERICHIA COLI; FLUORESCENCE; HYDROGEN BONDS; SLOW LIGHT;

OPHTHALMOLOGY;

ARCHAEAL PROTEIN; ARCHAERHODOPSIN PROTEIN, ARCHAEA; BACTERIORHODOPSIN; SCHIFF BASE;

AMINO ACID SEQUENCE; ARTICLE; CHEMISTRY; CYTOLOGY; CYTOPLASM; ESCHERICHIA COLI; GENETICS; HALORUBRUM; HYDROGEN BOND; INFRARED RADIATION; MEMBRANE POTENTIAL; METABOLISM; MOLECULAR GENETICS; MUTAGENESIS; MUTATION; RAMAN SPECTROMETRY;

AMINO ACID SEQUENCE; ARCHAEAL PROTEINS; BACTERIORHODOPSINS; CYTOPLASM; ESCHERICHIA COLI; HALORUBRUM; HYDROGEN BONDING; INFRARED RAYS; MEMBRANE POTENTIALS; MOLECULAR SEQUENCE DATA; MUTAGENESIS; MUTATION; SCHIFF BASES; SPECTRUM ANALYSIS, RAMAN;

EID: 84871574196     PISSN: 15206106     EISSN: 15205207     Source Type: Journal    
DOI: 10.1021/jp309996a     Document Type: Article

References (69)

1. Deisseroth, K. Sci. Am. 2010, 303, 48-55
2. Deisseroth, K. Nat. Methods 2011, 8, 26-29
3. Diester, I.; Kaufman, M. T.; Mogri, M.; Pashaie, R.; Goo, W.; Yizhar, O.; Ramakrishnan, C.; Deisseroth, K.; Shenoy, K. V. Nat. Neurosci. 2011, 14, 387-397
4. Chow, B. Y.; Han, X.; Dobry, A. S.; Qian, X.; Chuong, A. S.; Li, M.; Henninger, M. A.; Belfort, G. M.; Lin, Y.; Monahan, P. E. Nature 2011, 463, 98-102
5. Guo, Z. V.; Hart, A. C.; Ramanathan, S. Nat. Methods 2009, 6, 891-896
6. Herlitze, S.; Landmesser, L. T. Curr. Opin. Neurobiol. 2007, 17, 87-94
7. Kleinlogel, S.; Feldbauer, K.; Dempski, R. E.; Fotis, H.; Wood, P. G.; Bamann, C.; Bamberg, E. Nat. Neurosci. 2010, 14, 513-518
8. Yizhar, O.; Fenno, L. E.; Davidson, T. J.; Mogri, M.; Diesseroth, K. Neuron 2011, 71, 9-34
9. Kralj, J. M.; Douglass, A. D.; Hochbaum, D. R.; Maclaurin, D.; Cohen, A. E. Nat. Methods. 2012, 9, 90-95
10. Kralj, J. M.; Hochbaum, D. R.; Douglass, A. D.; Cohen, A. E. Science 2011, 333, 345-348
11. Jung, K.-H.; Spudich, J. L. In CRC Handbook of Organic Photochemistry and Photobiology; Horspool, W. M.; Lenci, F., Eds.; CRC Press: London, 2004; Chapter 124, pp 1-12.
12. Lanyi, J. K.; Luecke, H. Curr. Opin. Struct. Biol. 2001, 11, 415-419
13. Ming, M.; Lu, M.; Balashov, S. P.; Ebrey, T. G.; Li, Q.; Ding, J. Biophys. J. 2006, 90, 3322-3332
14. Wu, J.; Ma, D.; Wang, Y.; Ming, M.; Balashov, S. P.; Ding, J. J. Phys. Chem. B 2009, 113, 4482-4491
15. Dunn, R. J.; Hackett, N. R.; McCoy, J. M.; Chao, B. H.; Kimura, K.; Khorana, H. G. J. Biol. Chem. 1987, 262, 9246-9254
16. Feng, J.; Liu, H. C.; Chu, J. F.; Zhou, P. J.; Tang, J. A.; Liu, S. J. Extremophiles 2006, 10, 29-33
17. Lanyi, J. K. Mol. Membr. Biol. 2004, 21, 143-150
18. Lanyi, J. K. Annu. Rev. Physiol. 2004, 66, 665-688
19. Ihara, K.; Umemura, T.; Katagiri, I.; Kitajima-Ihara, T.; Sugiyama, Y.; Kimura, Y.; Mukohata, Y. J. Mol. Biol. 1999, 285, 163-174
20. Crick, F. H. Sci. Am. 1979, 241, 219-232
21. Kralj, J. M.; Spudich, E. N.; Spudich, J. L.; Rothschild, K. J. J. Phys. Chem. B 2008, 112, 11770-11776
22. Rath, P.; Krebs, M. P.; He, Y.; Khorana, H. G.; Rothschild, K. J. Biochemistry 1993, 32, 2272-2281
23. Dioumaev, A. K.; Brown, L. S.; Shih, J.; Spudich, E. N.; Spudich, J. L.; Lanyi, J. K. Biochemistry 2002, 41, 5348-5358
24. Saint Clair, E. C.; Ogren, J. I.; Mamaev, S.; Kralj, J. M.; Rothschild, K. J. J. Biol. Phys. 2012, 38, 153-168
25. Becher, B. M.; Cassim, J. Y. Prepr. Biochem. 1975, 5, 161-178
26. Smith, S. O.; Braiman, M. S.; Myers, A. B.; Pardoen, J. A.; Courtin, J. M. L.; Winkel, C.; Lugtenburg, J.; Mathies, R. A. J. Am. Chem. Soc. 1987, 109, 3108-3125
27. Smith, S. O.; Hornung, I.; Van der Steen, R.; Pardoen, J. A.; Braiman, M. S.; Lugtenburg, J.; Mathies, R. A. Proc. Natl. Acad. Sci. U. S. A. 1986, 83, 967-971
28. Smith, S. O.; Lugtenburg, J.; Mathies, R. A. J. Membr. Biol. 1985, 85, 95-109
29. Lewis, A.; Spoonhower, J.; Bogomolni, R. A.; Lozier, R. H.; Stoeckenius, W. Proc. Natl. Acad. Sci. U. S. A. 1974, 71, 4462-4466
30. Eyring, G.; Mathies, R. Proc. Natl. Acad. Sci. U. S. A. 1979, 76, 33-37
31. Bergo, V.; Amsden, J. J.; Spudich, E. N.; Spudich, J. L.; Rothschild, K. J. Biochemistry 2004, 43, 9075-9083
32. Bergo, V.; Spudich, E. N.; Spudich, J. L.; Rothschild, K. J. Photochem. Photobiol. 2002, 76, 341-9
33. Bergo, V.; Spudich, E. N.; Spudich, J. L.; Rothschild, K. J. J. Biol. Chem. 2003, 278, 36556-36562
34. Luecke, H. Biochim. Biophys. Acta 2000, 1460, 133-156
35. Smith, S. O.; Pardoen, J. A.; Lugtenburg, J.; Mathies, R. A. J. Phys. Chem. 1987, 91, 804-819
36. Dencher, N. A.; Kohl, K. D.; Heyn, M. P. Biochemistry 1983, 22, 1323-1334
37. Wang, J.; Link, S.; Heyes, C. D.; El-Sayed, M. A. Biophys. J. 2002, 83, 1557-1566
38. Cappuccio, J. A.; Blanchette, C. D.; Sulchek, T. A.; Arroyo, E. S.; Kralj, J. M.; Hinz, A. K.; Kuhn, E. A.; Chromy, B. A.; Segelke, B. W.; Rothschild, K. J.; Fletcher, J. E.; Katzen, F.; Peterson, T. C.; Kudlicki, W. A.; Bench, G.; Hoeprich, P. D. Mol. Cell. Proteomics 2008, 7, 2246-2253
39. Baasov, T.; Friedman, N.; Sheves, M. Biochemistry 1987, 26, 3210-3217
40. Smith, S. O.; Braiman, M. S.; Myers, A. B.; Pardoen, J. A.; Courtin, J. M. L.; Winkel, C.; Lugtenburg, J.; Mathies, R. A. J. Am. Chem. Soc. 1987, 109, 3108-3125
41. Mukohata, Y.; Ihara, K.; Uegaki, K.; Miyashita, Y.; Sugiyama, Y. Photochem. Photobiol. 1991, 54, 1039-1045
42. Rath, P.; Marti, T.; Sonar, S.; Khorana, H. G.; Rothschild, K. J. J. Biol. Chem. 1993, 268, 17742-17749
43. Marti, T.; Rosselet, S. J.; Otto, H.; Heyn, M. P.; Khorana, H. G. J. Biol. Chem. 1991, 266, 18674-1883
44. Mogi, T.; Stern, L. J.; Marti, T.; Chao, B. H.; Khorana, H. G. Proc. Natl. Acad. Sci. U. S. A. 1988, 85, 4148-41452
45. Otto, H.; Marti, T.; Holz, M.; Mogi, T.; Stern, L. J.; Engel, F.; Khorana, H. G.; Heyn, M. P. Proc. Natl. Acad. Sci. U. S. A. 1990, 87, 1018-1022
46. Thorgeirsson, T. E.; Milder, S. J.; Miercke, L. J.; Betlach, M. C.; Shand, R. F.; Stroud, R. M.; Kliger, D. S. Biochemistry 1991, 30, 9133-9142
47. Nilsson, A.; Rath, P.; Olejnik, J.; Coleman, M.; Rothschild, K. J. J. Biol. Chem. 1995, 270, 29746-29751
48. Fodor, S. P.; Ames, J. B.; Gebhard, R.; van den Berg, E. M.; Stoeckenius, W.; Lugtenburg, J.; Mathies, R. A. Biochemistry 1988, 27, 7097-7101
49. Deng, H.; Pande, C.; Callender, R. H.; Ebrey, T. G. Photochem. Photobiol. 1985, 41, 467-4670
50. Nakagawa, M.; Ogura, T.; Maeda, A.; Kitagawa, T. Biochemistry 1989, 28, 1347-1352
51. Turner, G. J.; Miercke, L. J.; Thorgeirsson, T. E.; Kliger, D. S.; Betlach, M. C.; Stroud, R. M. Biochemistry 1993, 32, 1332-1337
52. Tittor, J.; Schweiger, U.; Oesterhelt, D.; Bamberg, E. Biophys. J. 1994, 67, 1682-1690
53. Zilberstein, D.; Agmon, V.; Schuldiner, S.; Padan, E. J. Bacteriol. 1984, 158, 246-252
54. Han, X.; Chow, B. Y.; Zhou, H.; Klapoetke, N. C.; Chuong, A.; Rajimehr, R.; Yang, A.; Baratta, M. V.; Winkle, J.; Desimone, R. Front Syst. Neurosci. 2011, 5, 1-8
55. Spudich, J. L. Trends Microbiol. 2006, 14, 480-487
56. Jung, K. H.; Trivedi, V. D.; Spudich, J. L. Mol. Microbiol. 2003, 47, 1513-1522
57. Ming, M.; Wang, Y.; Wu, J.; Ma, D.; Li, Q.; Ding, J. FEBS Lett. 2006, 580, 6749-6753
58. Luecke, H.; Schobert, B.; Richter, H. T.; Cartailler, J. P.; Lanyi, J. K. J. Mol. Biol. 1999, 291, 899-911
59. Enami, N.; Yoshimura, K.; Murakami, M.; Okumura, H.; Ihara, K.; Kouyama, T. J. Mol. Biol. 2006, 358, 675-685
60. Honig, B.; Dinur, U.; Nakanishi, K.; Balogh-Nair, V.; Gawinowicz, M. A.; Arnaboldi, M.; Motto, M. G. J. Am. Chem. Soc. 1979, 101, 7084-7086
61. Russell, T. S.; Coleman, M.; Rath, P.; Nilsson, A.; Rothschild, K. J. Biochemistry 1997, 36, 7490-7497
62. Kolodner, P.; Lukashev, E. P.; Ching, Y. C.; Rousseau, D. L. Proc. Natl. Acad. Sci. U. S. A. 1996, 93, 11618-11621
63. Bousche, O.; Braiman, M.; He, Y. W.; Marti, T.; Khorana, H. G.; Rothschild, K. J. J. Biol. Chem. 1991, 266, 11063-11067
64. Otto, H.; Marti, T.; Holz, M.; Mogi, T.; Lindau, M.; Khorana, H. G.; Heyn, M. P. Proc. Natl. Acad. Sci. U. S. A. 1989, 86, 9228-9232
65. Bombarda, E.; Becker, T.; Ullmann, G. M. J. Am. Chem. Soc. 2006, 128, 12129-12139
66. Freier, E.; Wolf, S.; Gerwert, K. Proc. Natl. Acad. Sci. U. S. A. 2011, 108, 11435-11439
67. Ohtani, H.; Tsukamoto, Y.; Sakoda, Y.; Hamaguchi, H. FEBS Lett. 1995, 359, 65-68
68. Groma, G. I.; Helgerson, S. L.; Wolber, P. K.; Beece, D.; Dancsházy, Z.; Keszthelyi, L.; Stoeckenius, W. Biophys. J. 1984, 45, 985-992
69. Manor, D.; Hasselbacher, C. A.; Spudich, J. L. Biochemistry 1988, 27, 5843-5848