Photochemistry of a bacterial photosynthetic reaction center missing the initial bacteriochlorophyll electron acceptor

Journal of Physical Chemistry B

Volumn 116, Issue 33, 2012, Pages 9971-9982

  Carter, Brett ^a   Boxer, Steven G ^a   Holten, Dewey ^b   Kirmaier, Christine ^b  

^a STANFORD UNIVERSITY   (United States)

^b WASHINGTON UNIVERSITY   (United States)

Author keywords

[No Author keywords available]

Indexed keywords

AMINO ACIDS; CHLOROPHYLL; CHROMOPHORES; DIMERS; ELECTRON TRANSITIONS; GROUND STATE; QUANTUM THEORY; ULTRAVIOLET VISIBLE SPECTROSCOPY;

BACTERIAL PHOTOSYNTHETIC REACTION; BACTERIOCHLOROPHYLLS; INTERNAL CONVERSIONS; OXIDATION POTENTIALS; PRIMARY ELECTRON DONOR; RHODOBACTER CAPSULATUS; TRANSIENT ABSORPTION MEASUREMENTS; UV-VIS SPECTROSCOPY;

PHOTOSYNTHESIS;

BACTERIOCHLOROPHYLL;

ARTICLE; CHEMICAL STRUCTURE; CHEMISTRY; ELECTRON TRANSPORT; GENETICS; METABOLISM; MUTAGENESIS; PHOTOCHEMISTRY; PHOTOSYNTHESIS; RHODOBACTER CAPSULATUS;

BACTERIOCHLOROPHYLLS; ELECTRON TRANSPORT; MODELS, MOLECULAR; MUTAGENESIS; PHOTOCHEMICAL PROCESSES; PHOTOSYNTHETIC REACTION CENTER COMPLEX PROTEINS; RHODOBACTER CAPSULATUS;

EID: 84871889356     PISSN: 15206106     EISSN: 15205207     Source Type: Journal    
DOI: 10.1021/jp305276m     Document Type: Article

References (72)

1. Zinth, W.; Wachtveitl, J. ChemPhysChem 2005, 6, 871-880.
2. Kakitani, Y.; Hou, A.; Miyasako, Y.; Koyama, Y.; Nagae, H. Chem. Phys. Lett. 2010, 492, 142-149.
3. Robles, S. J.; Breton, J.; Youvan, D. C. Science 1990, 248, 1402-1405.
4. Carter, B.; Boxer, S. G.; Holten, D.; Kirmaier, C. Biochemistry 2009, 48, 2571-2573.
5. Heller, B. A.; Holten, D.; Kirmaier, C. Science 1995, 269, 940-945.
6. Kellogg, E. C.; Kolaczkowski, S.; Wasielewski, M. R.; Tiede, D. M. Photosynth. Res. 1989, 22, 47-59.
7. Kirmaier, C.; Weems, D.; Holten, D. Biochemistry 1999, 38, 11516-11530.
8. Kirmaier, C.; He, C.; Holten, D. Biochemistry 2001, 40, 12132-12139.
9. Wakeham, M. C.; Jones, M. R. Biochem. Soc. 2005, 133, 851-857.
10. Chuang, J. I.; Boxer, S. G.; Holten, D.; Kirmaier, C. Biochemistry 2006, 45, 3845-3851.
11. Chuang, J. I.; Boxer, S. G.; Holten, D.; Kirmaier, C. J. Phys. Chem. B 2008, 112, 5487-5499.
12. Kirmaier, C.; Laible, P. D.; Hinden, E.; Hanson, D. K.; Holten, D. Chem. Phys. 2003, 294, 305-318.
13. Kirmaier, C.; Holten, D. J. Phys. Chem. B 2009, 113, 1132-1142.
14. Koepke, J.; Krammer, E. M.; Klingen, A. R.; Sebban, P.; Ullmann, G. M.; Fritzsch, G. J. Mol. Biol. 2007, 371, 396-409.
15. Shochat, S.; Gast, P.; Hoff, A. J.; Boender, G. J.; Vanleeuwen, S.; Vanliemt, W. B. S.; Vijgenboom, E.; Raap, J.; Lugtenburg, J.; Degroot, H. J. M. Spectrochim. Acta A 1995, 51, 135-144.
16. Nagarajan, V.; Parson, W. W.; Gaul, D.; Schenck, C. Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 1990, 87, 7888-7892.
17. Chan, C.-K.; Chen, L. X.-Q.; DiMagno, T. J.; Hanson, D. K.; Nance, S. L.; Schiffer, M.; Norris, J. R.; Fleming, G. R. Chem. Phys. Lett. 1991, 176, 366-372.
18. Nagarajan, V.; Parson, W. W.; Davis, D.; Schenck, C. C. Biochemistry 1993, 32, 12324-12336.
19. Parson, W. W.; Warshel, A. J. Am. Chem. Soc. 1987, 109, 6152-6163.
20. Note that the position of this single hydrogen atom is not seen in the highest resolution X-ray structures and no information on this position is available from solid-state NMR.
21. Alden, R. G.; Parson, W. W.; Chu, Z. T.; Warshel, A. J. Phys. Chem. 1996, 100, 16761-16770.
22. Laible, P. D.; Kirmaier, C.; Udawatte, C. S. M.; Hofman, S. J.; Holten, D.; Hanson, D. K. Biochemistry 2003, 42, 1718-1730.
23. Andrews, S. S.; Boxer, S. G. Rev. Sci. Instrum. 2000, 71, 3567-3569.
24. van der Rest, M.; Gingras, G. J. Biol. Chem. 1974, 249, 6446-6453.
25. Kirmaier, C.; Holten, D. Photosynth. Res. 1987, 13, 225-260.
26. Low Temperature Linear Dichroism Study of the Orientation of the Pigments in Reduced and Oxidized Reaction Centers of Rps. viridis and Rb. sphaeroides; Breton, J., Ed.; Plenum: New York, 1988; pp 59-69.
27. Katilius, E.; Turanchik, T.; Lin, S.; Taguchi, A. K. W.; Woodbury, N. W. J. Phys. Chem. B 1999, 103, 7386-7389.
28. Katilius, E.; Babendure, J. L.; Lin, S.; Woodbury, N. W. Photosynth. Res. 2004, 81, 165-180.
29. King, B. A.; McAnaney, T. B.; deWinter, A.; Boxer, S. G. J. Phys. Chem. B 2000, 104, 8895-8902.
30. Kirmaier, C.; Gaul, D.; DeBey, R.; Holten, D.; Schenck, C. C. Science 1991, 251, 922-927.
31. Nabedryk, E.; Allen, J. P.; Taguchi, A. K. W.; Williams, J. C.; Woodbury, N. W.; Breton, J. Biochemistry 1993, 32, 13879-13885.
32. Kirmaier, C.; Cua, A.; He, C.; Holten, D.; Bocian, D. F. J. Phys. Chem. B 2002, 106, 495-503.
33. Ridge, J. P.; van Brederode, M. E.; Goodwin, M. G.; van Grondelle, R.; Jones, M. R. Photosynth. Res. 1999, 59, 9-26.
34. Moore, L. J.; Boxer, S. G. Photosynth. Res. 1998, 55, 173-180.
35. Watson, A. J.; Fyfe, P. K.; Frolov, D.; Wakeham, M. C.; Nabedryk, E.; Van Grondelle, R.; Breton, J.; Jones, M. R. Biochim. Biophys. Acta 2005, 1710, 34-46.
36. Leonova, M. M.; Vasilieva, L. G.; Khatypov, R. A.; Boichenko, V. A.; Shuvalov, V. A. Biochemistry (Moscow) 2009, 74, 452-460.
37. Jia, Y.; DiMagno, T. J.; Chan, C.-K.; Wang, Z.; Du, M.; Hanson, D. K.; Schiffer, M.; Norris, J. R.; Fleming, G. R.; Popov, M. S. J. Phys. Chem. 1993, 97, 13180-13191.
38. Lin, X.; Murchison, H. A.; Nagarajan, V.; Parson, W. W.; Allen, J. P.; Williams, J. C. Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 1994, 91, 10265-10269.
39. Allen, J. P.; Williams, J. C. J. Bioenerg. Biomembr. 1995, 27, 275-283.
40. Kee, H. L.; Laible, P. D.; Bautista, J. A.; Hanson, D. K.; Holten, D.; Kirmaier, C. Biochemistry 2006, 45, 7314-7322.
41. Parson, W. W.; Chu, Z. T.; Warshel, A. Biochim. Biophys. Acta 1990, 1017, 251-272.
42. Kirmaier, C.; Laible, P. D.; Czarnecki, K.; Hata, A. N.; Hanson, D. K.; Bocian, D. F.; Holten, D. J. Phys. Chem. B 2002, 106, 1799-1808.
43. Kirmaier, C.; Laible, P. D.; Hanson, D. K.; Holten, D. J. Phys. Chem. B 2004, 108, 11827-11832.
44. Kirmaier, C.; Holten, D. Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 1990, 97, 3522-3556.
45. Kirmaier, C.; Holten, D.; Parson, W. W. Biochem. Biophys. Acta 1985, 810, 33-48.
46. Williams, J. C.; Alden, R. G.; Murchison, H. A.; Peloquin, J. M.; Woodbury, N. W.; Allen, J. P. Biochemistry 1992, 31, 11029-11037.
47. Peloquin, J. M.; Lin, S.; Taguchi, A. K. W.; Woodbury, N. W. J. Phys. Chem. 1995, 99, 1349-1356.
48. Peloquin, J. M.; Lin, S.; Taguchi, A. K. W.; Woodbury, N. W. J. Phys. Chem. 1996, 100, 1428-14235.
49. Lin, S.; Jackson, J.; Taguchi, A. K. W.; Woodbury, N. W. J. Phys. Chem. B 1998, 102, 4016-4022.
50. Vos, M. H.; Lambry, J. C.; Robles, S. J.; Youvan, D. C.; Breton, J.; Martin, J. L. Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 1991, 88, 8885-8889.
51. Vos, M. H.; Lambry, J. C.; Robles, S. J.; Youvan, D. C.; Breton, J.; Martin, J. L. Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 1992, 89, 613-617.
52. Taguchi, A. K.; Stocker, J. W.; Alden, R. G.; Causgrove, T. P.; Peloquin, J. M.; Boxer, S. G.; Woodbury, N. W. Biochemistry 1992, 31, 10345-10355.
53. Beekman, L. M. P.; van Stokkum, I. H. M.; Monshouwer, R.; Rijnders, A. J.; McGlynn, P.; Visschers, R. W.; Jones, M. R.; van Grondelle, R. J. Phys. Chem. 1996, 100, 7256-7268.
54. Laible, P. D.; Greenfield, S. R.; Wasielewski, M. R.; Hanson, D. K.; Pearlstein, R. M. Biochemistry 1997, 36, 8677-8685.
55. Beekman, L. M. P.; Visschers, R. W.; Monshouwer, R.; Heer-Dawson, M.; Mattioli, T. A.; McGlynn, P.; Hunter, C. N.; Robert, B.; Van Stokkum, I. H. M.; Van Grondelle, R.; Jones, M. R. Biochemistry 1995, 34, 14712-14721.
56. Huppman, P.; Arlt, T.; Penzkofer, H.; Schmidt, S.; Bibikova, M.; Dohse, B.; Oesterhelt, D.; Wachtveit, J.; Zinth, W. Biophys. J. 2002, 82, 3186-3197.
57. Du, M.; Rosenthal, S. J.; Xie, X.; DiMagno, T. J.; Schmidt, M.; Hanson, D. K.; Schiffer, M.; Norris, J. R.; Fleming, G. R. Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 1992, 89, 8517-8521.
58. Hamm, P.; Gray, K. A.; Oesterhelt, D.; Feick, R.; Scheer, H.; Zinth, W. Biochim. Biophys. Acta 1993, 1142, 99-105.
59. Stanley, R. J.; Boxer, S. G. J. Phys. Chem. 1995, 99, 859-863.
60. Muller, M. G.; Griebenow, K.; Holzarth, A. R. Chem. Phys. Lett. 1992, 199, 465-469.
61. Lin, S.; Taguchi, A. K. W.; Woodbury, N. W. J. Phys. Chem. 1996, 42, 17067-17078.
62. Peloquin, J. M.; Williams, J. C.; Lin, X.; Alden, R. G.; Taguchi, A. K. W.; Allen, J. P.; Woodbury, N. W. Biochemistry 1994, 33, 8089-8100.
63. Woodbury, N. W.; Peloquin, J. M.; Alden, R. G.; Lin, X.; Lin, S.; Taguchi, A. K. W.; Williams, J. C.; Allen, J. P. Biochemistry 1994, 33, 8101-8112.
64. Wang, H. Y.; Lin, S.; Allen, J. P.; Williams, J. C.; Blankert, S.; Laser, C.; Woodbury, N. W. Science 2007, 316, 747-750.
65. Holzwarth, A. R.; Muller, M. G. Biochemistry 1996, 35, 11802-11831.
66. Gehlen, J. N.; Marchi, M.; Chandler, D. Science 1994, 263, 499-502.
67. Bixon, M.; Jortner, J.; Michel-Beyerle, M. E. Chem. Phys. 1995, 197, 389-404.
68. Gunner, M. R.; Nicholls, A.; Honig, B. J. Phys. Chem. 1996, 100, 4277-4291.
69. Bylina, E. J.; Youvan, D. C. Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 1988, 85, 7226-7230.
70. Kirmaier, C.; Holten, D.; Bylina, E. J.; Youvan, D. C. Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 1988, 85, 7562-7566.
71. Kirmaier, C.; Bautista, J. A.; Laible, P. D.; Hanson, D. K.; Holten, D. J. Phys. Chem. B 2005, 109, 24160-24172.
72. McDowell, L. M.; Kirmaier, C.; Holten, D. Biochem. Biophys. Acta 1990, 1020, 239-246.