Computational screening of one- and two-photon spectrally tuned channelrhodopsin mutants

Physical Chemistry Chemical Physics

Volumn 15, Issue 20, 2013, Pages 7567-7576

  Sneskov, Kristian ^a   Olsen, Jógvan Magnus Haugaard ^b   Schwabe, Tobias ^c   Hättig, Christof ^d   Christiansen, Ove ^a   Kongsted, Jacob ^b  

^a AARHUS UNIVERSITY   (Denmark)

^b UNIVERSITY OF SOUTHERN DENMARK   (Denmark)

^c UNIVERSITY OF HAMBURG   (Germany)

^d RUHR UNIVERSITY BOCHUM   (Germany)

Author keywords

[No Author keywords available]

Indexed keywords

RHODOPSIN;

ARTICLE; CHEMISTRY; GENETICS; MUTATION; PHOTON; QUANTUM THEORY;

MUTATION; PHOTONS; QUANTUM THEORY; RHODOPSIN;

EID: 84877245141     PISSN: 14639076     EISSN: None     Source Type: Journal    
DOI: 10.1039/c3cp44350g     Document Type: Article

References (79)

1. E. S. Boyden F. Zhang E. Bamberg G. Nagel K. Deisseroth Nat. Neurosci. 2005 8 1263 1268
2. X. Li D. V. Gutierrez M. G. Hanson J. Han M. D. Mark H. Chiel P. Hegemann L. T. Landmesser S. Herlitze Proc. Natl. Acad. Sci. U. S. A. 2005 102 17816 17821
3. K. Deisseroth Nat. Methods 2011 8 26 29
4. Nat. Methods, 2011, 8, 1
5. F. Zhang J. Vierock O. Yizhar L. E. Fenno S. Tsunoda A. Kianianmomeni M. Prigge A. Berndt J. Cushman J. Polle J. Magnuson P. Hegemann K. Deisseroth Cell 2011 147 1446 1457
6. P. Hegemann A. Möglich Nat. Methods 2011 8 39 42
7. L. Fenno O. Yizhar K. Deisseroth Annu. Rev. Neurosci. 2011 34 389 412
8. A. Berndt P. Schoenenberger J. Mattis K. M. Tye K. Deisseroth P. Hegemann T. G. Oertner Proc. Natl. Acad. Sci. U. S. A. 2011 108 7595 7600
9. F. Zhang M. Prigge F. Beyrière S. P. Tsunoda J. Mattis O. Yizhar P. Hegemann K. Deisseroth Nat. Neurosci. 2008 11 631 633
10. L. A. Gunaydin O. Yizhar A. Berndt V. S. Sohal K. Deisseroth P. Hegemann Nat. Neurosci. 2010 13 387 392
11. S. P. Tsunoda P. Hegemann Photochem. Photobiol. 2009 85 564 569
12. J. Y. Lin M. Z. Lin P. Steinbach R. Y. Tsien Biophys. J. 2009 96 1803 1814
13. A. Berndt O. Yizhar L. A. Gunaydin P. Hegemann K. Deisseroth Nat. Neurosci. 2009 12 229 234
14. H. E. Kato F. Zhang O. Yizhar C. Ramakrishnan T. Nishizawa K. Hirata J. Ito Y. Aita T. Tsukazaki S. Hayashi P. Hegemann A. D. Maturana R. Ishitani K. Deisseroth O. Nureki Nature 2012 482 369 374
15. F. Melaccio N. Ferré M. Olivucci Phys. Chem. Chem. Phys. 2012 14 12485 12495
16. M. Kamiya H. E. Kato R. Ishitani O. Nureki S. Hayashi Chem. Phys. Lett. 2013 556 266 271
17. J. P. Rickgauer D. W. Tank Proc. Natl. Acad. Sci. U. S. A. 2009 106 15025 15030
18. E. Papagiakoumou F. Anselmi A. Bègue V. Sars J. Glückstad E. Y. Isacoff V. Emiliani Nat. Methods 2010 7 848 854
19. M. N. Ryazantsev A. Altun K. Morokuma J. Am. Chem. Soc. 2012 134 5520 5523
20. P. B. Coto A. Strambi N. Ferré M. Olivucci Proc. Natl. Acad. Sci. U. S. A. 2006 103 17154 17159
21. K. Fujimoto S. Hayashi J. Hasegawa H. Nakatsuji J. Chem. Theory Comput. 2007 3 605 618
22. M. Schreiber V. Buß M. Sugihara J. Chem. Phys. 2003 119 12045 12048
23. M. Wanko M. Hoffmann P. Strodel A. Koslowski W. Thiel F. Neese T. Frauenheim M. Elstner J. Phys. Chem. B 2005 109 3606 3615
24. L. Lasogga W. Rettig H. Otto I. Wallat J. Bricks J. Phys. Chem. A 2010 114 2179 2188
25. V. R. I. Kaila R. Send D. Sundholm J. Phys. Chem. B 2012 116 2249 2258
26. G. Tomasello G. Olaso-González P. Altoè M. Stenta L. Serrano-Andrés M. Merchán G. Orlandi A. Bottoni M. Garavelli J. Am. Chem. Soc. 2009 131 5172 5186
27. A. Altun S. Yokoyama K. Morokuma J. Phys. Chem. B 2008 112 6814 6827
28. M. Hoffmann M. Wanko P. Strodel P. H. König T. Frauenheim K. Schulten W. Thiel E. Tajkhorshid M. Elstner J. Am. Chem. Soc. 2006 128 10808 10818
29. K. Bravaya A. Bochenkova A. Granovsky A. Nemukhin J. Am. Chem. Soc. 2007 129 13035 13042
30. A. Altun S. Yokoyama K. Morokuma J. Phys. Chem. B 2008 112 16883 16890
31. A. J. A. Aquino M. Barbatti H. Lischka ChemPhysChem 2006 7 2089 2096
32. R. Send D. Sundholm J. Phys. Chem. A 2007 111 27 33
33. R. Send D. Sundholm J. Phys. Chem. A 2007 111 8766 8773
34. Y. Kawashima H. Nakano J. Jung S. Ten-no Phys. Chem. Chem. Phys. 2011 13 11731 11738
35. R. Send V. R. I. Kaila D. Sundholm J. Chem. Theory Comput. 2011 7 2473 2484
36. R. Send V. R. I. Kaila D. Sundholm J. Chem. Phys. 2011 134 214114
37. T. Schwabe K. Sneskov J. M. H. Olsen J. Kongsted O. Christiansen C. Hättig J. Chem. Theory Comput. 2012 8 3274 3283
38. J. M. Olsen K. Aidas J. Kongsted J. Chem. Theory Comput. 2010 6 3721 3734
39. A. Warshel M. Levitt J. Mol. Biol. 1976 103 227 249
40. J. M. H. Olsen J. Kongsted Adv. Quantum Chem. 2011 61 107 143
41. K. Sneskov T. Schwabe J. Kongsted O. Christiansen J. Chem. Phys. 2011 134 104108
42. K. Sneskov T. Schwabe O. Christiansen J. Kongsted Phys. Chem. Chem. Phys. 2011 13 18551 18560
43. O. Christiansen H. Koch P. Jørgensen Chem. Phys. Lett. 1995 243 409
44. C. Hättig F. Weigend J. Chem. Phys. 2000 113 5154 5161
45. T. Yanai D. P. Tew N. C. Handy Chem. Phys. Lett. 2004 393 51 57
46. M. J. Paterson O. Christiansen F. Pawlowski P. Jørgensen C. Hättig T. Helgaker P. Sałek J. Chem. Phys. 2006 124 054322
47. D. H. Friese C. Hättig K. Ruud Phys. Chem. Chem. Phys. 2012 14 1175 1184
48. TURBOMOLE V6.4 2012, a development of University of Karlsruhe and Forschungszentrum Karlsruhe GmbH, 1989-2007, TURBOMOLE GmbH, since 2007; available at http://www.turbomole.com
49. DALTON, a molecular electronic structure program, Release Dalton2011 (2011), see http://daltonprogram.org/
50. M. J. Frisch, G. W. Trucks, H. B. Schlegel, G. E. Scuseria, M. A. Robb, J. R. Cheeseman, G. Scalmani, V. Barone, B. Mennucci, G. A. Petersson, H. Nakatsuji, M. Caricato, X. Li, H. P. Hratchian, A. F. Izmaylov, J. Bloino, G. Zheng, J. L. Sonnenberg, M. Hada, M. Ehara, K. Toyota, R. Fukuda, J. Hasegawa, M. Ishida, T. Nakajima, Y. Honda, O. Kitao, H. Nakai, T. Vreven, J. A. Montgomery, Jr., J. E. Peralta, F. Ogliaro, M. Bearpark, J. J. Heyd, E. Brothers, K. N. Kudin, V. N. Staroverov, R. Kobayashi, J. Normand, K. Raghavachari, A. Rendell, J. C. Burant, S. S. Iyengar, J. Tomasi, M. Cossi, N. Rega, J. M. Millam, M. Klene, J. E. Knox, J. B. Cross, V. Bakken, C. Adamo, J. Jaramillo, R. Gomperts, R. E. Stratmann, O. Yazyev, A. J. Austin, R. Cammi, C. Pomelli, J. W. Ochterski, R. L. Martin, K. Morokuma, V. G. Zakrzewski, G. A. Voth, P. Salvador, J. J. Dannenberg, S. Dapprich, A. D. Daniels, Ö. Farkas, J. B. Foresman, J. V. Ortiz, J. Cioslowski and D. J. Fox, Gaussian 09 Revision A.1, Gaussian Inc., Wallingford, CT, 2009
51. W. J. Hehre R. Ditchfield J. A. Pople J. Chem. Phys. 1972 56 2257
52. R. Krishnan J. S. Blinkley R. Seeger J. A. Pople J. Chem. Phys. 1980 72 650
53. T. H. Dunning J. Chem. Phys. 1989 90 1007
54. F. Weigend A. Köhn C. Hättig J. Chem. Phys. 2002 116 3175 3183
55. I. B. Nielsen L. Lammich L. H. Andersen Phys. Rev. Lett. 2006 96 018304
56. H. M. Berman J. Westbrook Z. Feng G. Gilliland T. N. Bhat H. Weissig I. N. Shindyalov P. E. Bourne Nucleic Acids Res. 2000 28 235 242
57. Schrödinger Suite 2011 Protein Preparation Wizard, Schrödinger, LLC, New York, NY, 2011
58. Epik, version 2.2, Schrödinger, LLC, New York, NY, 2011
59. Impact, version 5.7, Schrödinger, LLC, New York, NY, 2011
60. Prime, version 3.0, Schrödinger, LLC, New York, NY, 2011
61. Maestro, version 9.2, Schrödinger, LLC, New York, NY, 2011
62. J. L. Banks H. S. Beard Y. Cao A. E. Cho W. Damm R. Farid A. K. Felts T. A. Halgren D. T. Mainz J. R. Maple R. Murphy D. M. Philipp M. P. Repasky L. Y. Zhang B. J. Berne R. A. Friesner E. Gallicchio R. M. Levy J. Comput. Chem. 2005 26 1752
63. G. A. Kaminski R. A. Friesner J. Tirado-Rives W. L. Jorgensen J. Phys. Chem. B 2001 105 6474 6487
64. MacroModel, version 9.9, Schrödinger, LLC, New York, NY, 2011
65. QSite, version 5.7, Schrödinger, LLC, New York, NY, 2011
66. R. B. Murphy D. M. Philipp R. A. Friesner J. Comput. Chem. 2000 21 1442 1457
67. D. M. Philipp R. A. Friesner J. Comput. Chem. 1999 20 1468 1494
68. D. W. Zhang J. Z. H. Zhang J. Chem. Phys. 2003 119 3599 3605
69. P. Söderhjelm U. Ryde J. Phys. Chem. A 2009 113 617 627
70. L. Gagliardi R. Lindh G. Karlström J. Chem. Phys. 2004 121 4494 4500
71. F. Aquilante L. De Vico N. Ferré G. Ghigo P.-Å. Malmqvist P. Neogrády T. B. Pedersen M. Pitoňák M. Reiher B. O. Roos L. Serrano-Andrés M. Urban V. Veryazov R. Lindh J. Comput. Chem. 2010 31 224 247
72. P. Söderhjelm J. W. Krogh G. Karlström U. Ryde R. Lindh J. Comput. Chem. 2007 28 1083 1090
73. T. Schwabe J. M. Olsen K. Sneskov J. Kongsted O. Christiansen J. Chem. Theory Comput. 2011 7 2209 2217
74. J. M. H. Olsen, Development of Quantum Chemical Methods towards Rationalization and Optimal Design of Photoactive Proteins, PhD Thesis, University of Southern Denmark, 2012, 10.6084/m9.figshare.156852
75. C. I. Bayly P. Cieplak W. Cornell P. A. Kollman J. Phys. Chem. 1993 97 10269 10280
76. J. Wang W. Wang P. A. Kollman D. A. Case J. Mol. Graphics Modell. 2006 25 247 260
77. K. Welke J. S. Frähmcke H. C. Watanabe P. Hegemann M. Elstner J. Phys. Chem. B 2011 115 15119 15128
78. M. Wanko M. Hoffmann T. Frauenheim M. Elstner J. Phys. Chem. B 2008 112 11462 11467
79. M. Sakurai K. Sakata S. Saito S. Nakajima Y. Inoue J. Am. Chem. Soc. 2003 125 3108 3112