Excitation energies of a water-bridged twisted retinal structure in the bacteriorhodopsin proton pump: A theoretical investigation

Physical Chemistry Chemical Physics

Volumn 15, Issue 30, 2013, Pages 12582-12590

  Wolter, Tino ^a   Welke, Kai ^a   Phatak, Prasad ^b   Bondar, Ana Nicoleta ^c   Elstner, Marcus ^a  

^a KARLSRUHE INSTITUTE OF TECHNOLOGY   (Germany)

^b INDIANA UNIVERSITY   (United States)

^c FREIE UNIVERSITÄT BERLIN   (Germany)

Author keywords

[No Author keywords available]

Indexed keywords

BACTERIORHODOPSIN; PROTON; SCHIFF BASE; WATER;

ARTICLE; CHEMISTRY; METABOLISM; MOLECULAR DYNAMICS; PROTEIN TERTIARY STRUCTURE; QUANTUM THEORY; TEMPERATURE; THERMODYNAMICS;

BACTERIORHODOPSINS; MOLECULAR DYNAMICS SIMULATION; PROTEIN STRUCTURE, TERTIARY; PROTONS; QUANTUM THEORY; SCHIFF BASES; TEMPERATURE; THERMODYNAMICS; WATER;

EID: 84881134665     PISSN: 14639076     EISSN: None     Source Type: Journal    
DOI: 10.1039/c3cp44280b     Document Type: Article

References (65)

1. M. L. Mak-Jurkauskas V. S. Bajaj M. K. Hornstein M. Belenky R. G. Griffin J. Herzfeld Proc. Natl. Acad. Sci. U. S. A. 2008 105 883 888
2. A. Bondar M. Elstner S. Suhai J. Smith S. Fischer Structure 2004 12 1281 1288
3. J. E. Morgan A. S. Vakkasoglu R. B. Gennis A. Maeda Biochemistry 2007 46 2787 2796
4. A. Morgan J. E. Maeda Photochem. Photobiol. 2008 84 1038 1045
5. V. A. Lorenz-Fonfria Y. Furutani H. Kandori Biochemistry 2008 47 4071 4081
6. A. Royant K. Edman T. Ursby E. Pebay-Peyroula E. M. Landau R. Neutze Nature 2000 406 645 648
7. K. Edman A. Royant G. Larsson F. Jacobson T. Taylor D. van der Spoel E. M. Landau E. Pebay-Peyroula R. Neutze J. Biol. Chem. 2004 279 2147 2158
8. T. Kouyama T. Nishikawa T. Tokuhisa H. Okumura J. Mol. Biol. 2004 335 531 546
9. J. K. Lanyi J. Mol. Biol. 2007 365 1379 1392
10. H. Luecke B. Schobert H. Richter J. Cartailler J. K. Lanyi J. Mol. Biol. 1999 291 899 911
11. S. P. Balashov T. G. Ebrey Photochem. Photobiol. 2001 73 453
12. J. K. Lanyi H. Luecke Curr. Opin. Struct. Biol. 2001 11 415 419
13. R. Neutze E. Pebay-Peyroula K. Edman A. Royant J. Navarro E. M. Landau Biochim. Biophys. Acta -Biomembr. 2002 1565 144 167
14. A. N. Bondar M. Elstner S. Suhai S. Fischer J. C. Smith Phase Transitions 2005 78 5 9
15. Y. Matsui K. Sakai M. Murakami Y. Shiro S. Adachi H. Okumura T. Kouyama J. Mol. Biol. 2002 324 469 481
16. K. Takeda Y. Matsui N. Kamiya S. Adachi J. Mol. Biol. 2004 1023 1037
17. A.-N. Bondar J. Baudry S. Suhai S. Fischer J. C. Smith J. Phys. Chem. B 2008 112 14729 14741
18. J. K. Lanyi J. Mol. Biol. 2003 328 439 445
19. V. S. Bajaj M. L. Mak-Jurkauskas M. Belenky J. Herzfeld R. G. Griffin Proc. Natl. Acad. Sci. U. S. A. 2009 106 9244 9249
20. S. O. Smith A. B. Myers J. A. Pardoen C. Winkel P. P. J. Mulder J. Lugtenburg R. Mathies Proc. Natl. Acad. Sci. U. S. A. 1984 81 2055 2059
21. S. P. A. Fodor J. B. Ames R. Gebhard E. M. M. Van Den Berg W. Stoeckenius J. Lugtenburg R. A. Mathies Biochemistry 1988 27 7097 7101
22. J. B. Ames S. P. A. Fodor R. Gebhard J. Raap E. M. M. Van Den Berg J. Lugtenburg R. A. Mathies Biochemistry 1989 28 3681 3687
23. C. Rodig I. Chizhov O. Weidlich F. Siebert Biophys. J. 1999 76 2687 2701
24. B. R. Brooks R. E. Bruccoleri B. D. Olafson D. J. States S. Swaminathan M. Karplus J. Comput. Chem. 1983 4 187 217
25. A. T. Brünger M. Karplus Proteins: Struct., Funct., Bioinf. 1988 4 148 156
26. L. S. Brown G. Varo M. Hatanaka J. Sasaki H. Kandori A. Maeda N. Friedman M. Sheves R. Needleman J. K. Lanyi Biochemistry 1995 34 12903 12911
27. G. Metz F. Siebert M. Engelhard FEBS Lett. 1992 303 237 241
28. P. Phatak N. Ghosh H. Yu Q. Cui M. Elstner Proc. Natl. Acad. Sci. U. S. A. 2008 105 19672 19677
29. Q. Cui M. Elstner E. Kaxiras T. Frauenheim M. Karplus J. Phys. Chem. B 2001 105 569 585
30. M. Elstner D. Porezag G. Jungnickel J. Elsner M. Haugk T. Frauenheim S. Suhai G. Seifert Phys. Rev. B: Condens. Matter Mater. Phys. 1998 58 7260 7268
31. A. MacKerell D. Bashford M. Bellott R. Dunbrack J. Evanseck M. Field S. Fischer J. Gao H. Guo S. Ha D. Joseph-McCarthy L. Kuchnir K. Kuczera F. Lau C. Mattos S. Michnick T. Ngo D. Nguyen B. Prodhom W. Reiher B. Roux M. Schlenkrich J. Smith R. Stote J. Straub M. Watanabe J. Wiorkiewicz-Kuczera D. Yin M. Karplus J. Phys. Chem. B 1998 102 3586 3616
32. K. W. Sattelmeyer J. Tirado-Rives W. L. Jorgensen J. Phys. Chem. A 2006 110 13551 13559
33. N. Otte M. Scholten W. Thiel J. Phys. Chem. A 2007 111 5751 5755
34. M. Repasky J. Chandrasekhar W. Jorgensen J. Comput. Chem. 2002 23 1601 1622
35. J. J. P. Stewart J. Mol. Model. 2007 13 1173 1213
36. W. Weber W. Thiel Theor. Chem. Acc. 2000 103 495 506
37. H. Zhou E. Tajkhorshid T. Frauenheim S. Suhai M. Elstner Chem. Phys. 2002 277 91 103
38. M. Wanko M. Hoffmann P. Strodel A. Koslowski W. Thiel F. Neese T. Frauenheim M. Elstner J. Phys. Chem. B 2005 109 3606 3615
39. A.-N. Bondar S. Suhai S. Fischer J. C. Smith M. Elstner J. Struct. Biol. 2007 157 454 469
40. M. Elstner Theor. Chem. Acc. 2006 116 316 325
41. Y. Yang H. Yu D. York Q. Cui M. Elstner J. Phys. Chem. A 2007 111 10861 10873
42. U. C. Singh P. A. Kollman J. Comput. Chem. 1986 718 730
43. P. H. König M. Hoffmann T. Frauenheim Q. Cui J. Phys. Chem. B 2005 109 9082 9095
44. A. R. Dinner X. Lopez M. Karplus Theor. Chem. Acc. 2003 109 118 124
45. T. Simonson G. Archontis M. Karplus J. Phys. Chem. B 1997 101 8349 8362
46. S. Nose Mol. Phys. 1984 52 255 268
47. W. G. Hoover Phys. Rev. A 1985 31 1695 1697
48. F. Neese J. Chem. Phys. 2003 119 9428 9443
49. F. Neese, ORCA an ab initio, density functional and semiempirical program package, Version 2.3-Revision09, February 2004, Max Planck Institut fur Strahlenchemie, Mulheim, technical report, 2004
50. M. Hoffmann M. Wanko P. Strodel P. König T. Frauenheim K. Schulten W. Thiel E. Tajkhorshid M. Elstner J. Am. Chem. Soc. 2006 128 10808 10818
51. A. Schäfer H. Horn R. Ahlrichs J. Chem. Phys. 1992 97 2571 2577
52. R. R. Birge T. M. Cooper A. F. Lawrence M. B. Masthay C. Vasilakis C. Zhang R. Zidovetzki J. Am. Chem. Soc. 1989 111 4063 4074
53. A. Warshel M. Levitt J. Mol. Biol. 1976 103 227 249
54. M. Wanko M. Hoffmann T. Frauenheim M. Elstner J. Phys. Chem. B 2008 112 11462 11467
55. M. Wanko M. Hoffmann J. S. Frähmcke T. Frauenheim M. Elstner J. Phys. Chem. B 2008 112 11468 11478
56. J. S. Främcke M. Wanko P. Phatak M. A. Mroginski M. Elstner J. Phys. Chem. B 2010 114 11338 11352
57. P. Phatak J. S. Frähmcke M. Wanko M. Hoffmann P. Strodel J. C. Smith S. Suhái A. N. Bondar M. Elstner J. Am. Chem. Soc. 2009 131 7064 7078
58. K. Welke J. S. Fraehmcke H. C. Watanabe P. Hegemann M. Elstner J. Phys. Chem. B 2011 115 15119 15128
59. A.-N. Bondar S. Fischer J. C. Smith M. Elstner S. Suhai J. Am. Chem. Soc. 2004 126 14668 14677
60. H. Kandori Y. Yamazaki Y. Shichida J. Raap J. Lugtenburg M. Belenky J. Herzfeld Proc. Natl. Acad. Sci. U. S. A. 2001 98 1571 1576
61. T. W. Keal M. Wanko W. Thiel Theor. Chim. Acta 2009 123 145 156
62. C. S. C. Page M. M. Olivucci J. Comput. Chem. 2003 24 298 309
63. R. Lozier R. Bogomolni W. Stoeckenius Biophys. J. 1975 15 955 962
64. S. P. Balashov T. G. Ebrey Photochem. Photobiol. 2001 73 453 462
65. R. W. Hendler J. Phys. Chem. B 2005 109 16515 16528