Light-harvesting processes in the dynamic photosynthetic antenna

Physical Chemistry Chemical Physics

Volumn 15, Issue 43, 2013, Pages 18752-18770

  Duffy, C D P ^a   Valkunas, L ^b,c   Ruban, A V ^a  

^a QUEEN MARY UNIVERSITY OF LONDON   (United Kingdom)

^b VILNIUS UNIVERSITY   (Lithuania)

^c CENTER FOR PHYSICAL SCIENCES AND TECHNOLOGY   (Lithuania)

Author keywords

[No Author keywords available]

Indexed keywords

BLEACHING; CHEMICAL STRUCTURE; CHEMISTRY; ENERGY TRANSFER; LIGHT HARVESTING SYSTEM; METABOLISM; PHOTOSYNTHESIS; PHOTOSYSTEM II; PLANT; REVIEW; THYLAKOID;

ENERGY TRANSFER; LIGHT-HARVESTING PROTEIN COMPLEXES; MODELS, MOLECULAR; PHOTOBLEACHING; PHOTOSYNTHESIS; PHOTOSYSTEM II PROTEIN COMPLEX; PLANTS; THYLAKOIDS;

EID: 84886894592     PISSN: 14639076     EISSN: None     Source Type: Journal    
DOI: 10.1039/c3cp51878g     Document Type: Review

References (155)

1. R. E. Blankenship, Molecular Mechanisms of Photosynthesis, Blackwell Science, Oxford, 2002
2. W. Kühlbrandt D. N. Wang Y. Fujiyoshi Nature 1994 367 614 621
3. Z. Liu H. Yan K. Wang T. Kuang J. Zhang L. Gui X. An W. Chang Nature 2004 428 287 292
4. J. Standfuss A. C. Terwisscha van Scheltinga M. Lamborghini W. Kühlbrandt EMBO J. 2005 24 919 928
5. X. Pan M. Li T. Wan L. Wang C. Jia Z. Hou X. Zhao J. Zhang W. Chang Nat. Struct. Mol. Biol. 2011 18 309 315
6. J. Kargul J. Nield J. Barber J. Biol. Chem. 2003 278 16135 16141
7. F. Klimmek U. Ganeteg J. A. Ihalainen H. van Roon P. E. Jensen H. V. Scheller J. P. Dekker S. Jansson Biochemistry 2005 44 3065 3073
8. A. Amunts H. Toporik A. Borovikova N. Nelson J. Biol. Chem. 2010 285 3478 3486
9. R. Croce G. Zucchelli F. M. Garlaschi R. C. Jennings Biochemistry 1998 37 17355 17360
10. X. Qin K. Wang X. Chen Y. Qu L. Li T. Kuang Photosynth. Res. 2006 90 195 204
11. E. J. Boekema H. van Roon F. Calkoen R. Bassi J. P. Dekker Biochemistry 1999 38 2233 2239
12. A. E. Yakushevska P. E. Jensen W. Keegstra H. van Roon H. V. Scheller E. J. Boekema J. P. Dekker Eur. J. Biochem. 2001 268 6020 6028
13. J. P. Dekker E. J. Boekema Biochim. Biophys. Acta 2005 1706 12 39
14. R. Kouřil G. T. Oostergetel E. J. Boekema Biochim. Biophys. Acta 2011 1807 368 373
15. E. J. Boekema J. F. L. van Breemen H. van Roon J. P. Dekker J. Mol. Biol. 2000 301 1123 1133
16. M. P. Johnson T. K. Goral C. D. P. Duffy A. P. R. Brain C. W. Mullineaux A. V. Ruban Plant Cell 2011 23 1468 1479
17. A. R. Schneider and P. L. Geissler, arXiv:1302.6323 [cond-mat.soft] 2013
18. A. V. Ruban M. P. Johnson C. D. P. Duffy Biochim. Biophys. Acta, Bioenerg. 2012 1817 167 181
19. A. V. Ruban M. P. Johnson C. D. P. Duffy Energy Environ. Sci. 2011 4 1643 1650
20. A. V. Ruban R. Berera C. Ilioaia I. H. van Stokkum J. T. Kennis A. A. Pascal H. van Amerongen B. Robert P. Horton Nature 2007 450 575 578
21. B. Robert P. Horton A. A. Pascal A. V. Ruban Trends Plant Sci. 2004 9 387 390
22. C. D. P. Duffy J. Chmeliov M. Macernis J. Sulskus L. Valkunas A. V. Ruban J. Phys. Chem. B 2013 10.1021/jp3110997
23. T. P. J. Krüger C. Ilioaia L. Valkunas R. van Grondelle J. Phys. Chem. B 2011 115 5083 5095
24. T. P. J. Krüger E. Wientjes R. Croce R. van Grondelle Proc. Natl. Acad. Sci. U. S. A. 2011 108 13516 13521
25. T. P. J. Kruger C. Ilioaia M. P. Johnson A. V. Ruban E. Papagiannakis P. Horton R. van Grondelle Biophys. J. 2012 102 2669 2676
26. L. Valkunas J. Chmeliov T. P. J. Krüger C. Ilioaia R. van Grondelle J. Phys. Chem. Lett. 2012 3 2779 2784
27. S. Bode C. C. Quentmeier P. N. Liao N. Hafi T. Barros L. Wilk F. Bittner P. J. Walla Proc. Natl. Acad. Sci. U. S. A. 2009 106 12311 12316
28. P. N. Liao S. Bode L. Wilk N. Hafi P. J. Walla Chem. Phys. 2010 373 50 55
29. P. N. Liao C. P. Holleboom L. Wilk W. Kühlbrandt P. J. Walla J. Phys. Chem. B 2010 114 15650 15655
30. T. K. Ahn T. J. Avenson M. Ballottari Y. C. Cheng K. K. Niyogi R. Bassi G. R. Fleming Science 2008 320 794 797
31. N. E. Holt D. Zigmantas L. Valkunas X. P. Li K. K. Niyogi G. R. Flemming Science 2005 307 433 436
32. M. G. Müller P. Lambrev M. Reus E. Wientjes R. Croce A. R. Holzwarth ChemPhysChem 2010 11 1289 1296
33. T. K. Goral M. P. Johnson C. D. P. Duffy A. P. R. Brain A. V. Ruban C. W. Mullineaux Plant J. 2012 69 289 301
34. C. Bonaventura J. Myers Biochim. Biophys. Acta 1969 189 366 383
35. N. Murata Biochim. Biophys. Acta 1969 189 171 181
36. N. Murata Biochim. Biophys. Acta 1969 172 242 251
37. A. V. Ruban M. P. Johnson Photosynth. Res. 2009 99 173 183
38. P.-A. Albertson Trends Plant Sci. 2001 6 349 353
39. U. Schreiber Photosynth. Res. 1986 9 261 272
40. J. Myers Plant Physiol. 1971 22 289 312
41. J. C. Arntzen C. L. Dito Biochim. Biophys. Acta 1976 449 259 274
42. J. Barber FEBS Lett. 1980 118 1 10
43. J. Bennett Physiol. Plant. 1984 60 583 590
44. J. F. Allen J. Bennett K. E. Steinback Nature 1981 447 1 5
45. J. Bennett Biochem. J. 1983 212 1 13
46. P. Horton FEBS Lett. 1983 152 47 52
47. P. Horton M. T. Black FEBS Lett. 1980 119 141 144
48. D. J. Kyle T.-Y. Kuang J. L. Watson C. J. Arntzen Biochim. Biophys. Acta 1984 765 89 96
49. U. K. Larsson E. Ogren G. Oquist B. Andersson Photobiochem. Photobiophys. 1986 13 29 39
50. A. Nilsson D. Stys T. Drakenberg M. D. Spanford S. Forsen J. F. Allen J. Biol. Chem. 1997 272 18350 18357
51. R. Kouřil A. Zygadlo A. A. Arteni C. D. de Wit J. P. Dekker P.-E. Jensen H. V. Scheller E. J. Boekema Biochemistry 2005 44 10935 10940
52. A. V. Ruban A. A. Pascal B. Robert FEBS Lett. 2000 477 181 185
53. A. V. Ruban F. Calkoen S. L. S. Kwa R. van Grondelle P. Horton J. P. Dekker Biochim. Biophys. Acta 1997 1321 61 70
54. A. V. Ruban P. Horton Biochim. Biophys. Acta 1992 1102 30 38
55. D. Axelrod E. Koppel J. Schlessinger E. Elson W. W. Webb Biophys. J. 1976 16 1055 1069
56. B. A. Smith H. M. McConnell Proc. Natl. Acad. Sci. U. S. A. 1978 75 2759 2763
57. D. E. Koppel Biophys. J. 1979 28 281 291
58. D. E. Koppel D. Axelrod J. Schlessinger E. Elson W. W. Webb Biophys. J. 1976 16 1315 1329
59. D. M. Soumpasis Biophys. J. 1983 41 95 97
60. E.-M. Aro M. Suorsa A. Rokka Y. Allahverdiyeva V. Paakkarinen A. Saleem N. Battchikova E. Rintamaki J. Exp. Bot. 2005 56 347 356
61. C. W. Mullineaux M. J. Tobin G. R. Jones Nature 1997 390 421 424
62. M. Sarcina M. J. Tobin C. W. Mullineaux J. Biol. Chem. 2001 276 46830 46834
63. M. Sarcina C. W. Mullineaux J. Biol. Chem. 2004 279 36514 36518
64. M. Sarcina N. Bouzovitis C. W. Mullineaux Plant Cell 2006 18 457 464
65. H. Kirchhoff S. Haferkamp J. F. Allen D. B. A. Epstein C. W. Mullineaux Plant Physiol. 2008 146 1571 1578
66. C. W. Mullineaux Photochem. Photobiol. 2008 84 1310 1316
67. S. Haferkamp W. Haase A. A. Pascal H. van Amerongen H. Kirchoff J. Biol. Chem. 2010 285 17020 17028
68. P. Horton A. V. Ruban D. Rees A. A. Pascal G. D. Noctor A. Young FEBS Lett. 1991 292 1 4
69. J. Barber Annu. Rev. Plant Physiol. 1982 33 261 295
70. M. A. Harrison J. F. Allen Eur. J. Biochem. 1992 204 1107 1114
71. B. Kok Biochim. Biophys. Acta 1956 21 234 244
72. D. J. Kyle I. Ohad C. J. Arntzen Proc. Natl. Acad. Sci. U. S. A. 1984 81 4070 4074
73. J. F. Allen J. Forsberg Trends Plant Sci. 2001 6 317 326
74. T. K. Goral M. P. Johnson A. P. R. Brain H. Kirchhoff A. V. Ruban C. W. Mullineaux Plant J. 2010 62 948 959
75. H. Geerts M. de Brabander R. Nuydens S. Geuens M. Moeremans J. de Mey P. Hollenbeck Biophys. J. 1987 52 775 785
76. E. Consoli R. Croce D. D. Dunlap L. Finzi EMBO Rep. 2005 6 782 786
77. K. Kloppstech Physiol. Plant. 1997 100 739 747
78. J. M. Anderson W. S. Chow Y. I. Park Photosynth. Res. 1995 46 129 139
79. C. A. Wraight A. R. Crofts Eur. J. Biochem. 1970 17 319 327
80. J. M. Briantais C. Vemotte M. Picaud G. H. Krause Biochim. Biophys. Acta 1979 548 128 138
81. B. Genty J. M. Briantais N. R. Baker Biochim. Biophys. Acta 1989 990 87 92
82. U. Schreiber Photosynth. Res. 1986 9 261 272
83. G. H. Krause U. Behrend FEBS Lett. 1986 200 298 302
84. G. H. Krause H. Laasch E. Weis Plant Physiol. Biochem. 1988 26 45 452
85. G. Noctor A. V. Ruban P. Horton Biochim. Biophys. Acta 1993 1183 339 344
86. H. Y. Yamamoto L. Kamite Biochim. Biophys. Acta 1972 267 538 543
87. H. Y. Yamamoto Pure Appl. Chem. 1979 51 639 648
88. B. Demmig-Adams Biochim. Biophys. Acta 1990 1020 1 24
89. X. P. Li O. Björkman C. Shih A. R. Grossman Nature 2000 403 391 395
90. P. Horton A. V. Ruban M. Wentworth Philos. Trans. R. Soc. London, Ser. B 2000 355 1361 1370
91. A. Kiss A. V. Ruban P. Horton J. Biol. Chem. 2008 283 3972 3978
92. P. Horton A. V. Ruban Photosynth. Res. 1992 34 375 385
93. P. Horton A. V. Ruban R. G. Walters Annu. Rev. Plant Physiol. Plant Mol. Biol. 1996 47 655 684
94. H. A. Frank V. Chynwat R. Z. B. Desamero R. Farhoosh J. Erickson J. Bautista Pure Appl. Chem. 1997 69 2117 2124
95. T. Polivka D. Zigmantas V. Sundstrom E. Formaggio G. Cinque R. Bassi Biochemistry 2002 41 439 450
96. G. Noctor D. Rees A. Young P. Horton Biochim. Biophys. Acta 1991 1057 320 330
97. A. V. Ruban P. Horton Plant Physiol. 1999 119 531 542
98. A. V. Ruban P. J. Lee M. Wentworth A. J. Young P. Horton J. Biol. Chem. 1999 274 10458 10465
99. C. D. P. Duffy A. V. Ruban J. Phys. Chem. B 2012 116 4310 4318
100. M. Mozzo F. Passarini R. Bassi H. van Amerongen R. Croce Biochim. Biophys. Acta 2008 1777 1263 1267
101. L. Valkunas J. Chmeliov G. Trinkunas C. D. P. Duffy R. van Grondelle A. V. Ruban J. Phys. Chem. B 2011 115 9252 9260
102. M. Wahadoszamen R. Berera A. M. Ara E. Romero R. van Grondelle Phys. Chem. Chem. Phys. 2012 14 759 766
103. D. Rutkauskas J. Chmeliov M. P. Johnson A. V. Ruban L. Valkunas Chem. Phys. 2012 404 123 128
104. A. A. Pascal L. Zhenfeng K. Broess B. van Oort H. van Amerongen C. Wang P. Horton B. Robert W. Chang A. V. Ruban Nature 2005 436 134 137
105. A. V. Ruban M. P. Johnson Arch. Biochem. Biophys. 2010 504 78 85
106. C. Ilioaia M. P. Johnson P. Horton A. V. Ruban J. Biol. Chem. 2008 283 29505 29512
107. M. P. Johnson Ruban J. Biol. Chem. 2011 286 19973 19981
108. S. Kereïche A. Z. Kiss R. Kouřil E. J. Boekema P. Horton FEBS Lett. 2010 584 759 764
109. L. A. Pachon P. Brumer Phys. Chem. Chem. Phys. 2012 14 10094 10108
110. D. L. J. Dexter Chem. Phys. 1953 21 836
111. T. Förster Ann. Phys. 1948 437 55 75
112. J. C. J. Chang Chem. Phys. 1977 67 3901
113. C. J. Weiss J. Mol. Spectrosc. 1972 44 37 80
114. B. P. Krueger G. D. Scholes G. R. Fleming J. Phys. Chem. B 1998 102 5378 5386
115. M. E. Madjet A. Abdurahman T. Renger J. Phys. Chem. B 2006 110 17268 17281
116. F. Müh M. E. Madjet T. Renger J. Phys. Chem. B 2010 114 13517 13535
117. F. Müh T. Renger Biochim. Biophys. Acta 2012 1817 1446 1460
118. V. I. Novoderezhkin M. A. Palacios H. van Amerongen R. van Grondelle J. Phys. Chem. B 2005 109 10493 10504
119. R. van Grondelle V. I. Novoderezhkin Phys. Chem. Chem. Phys. 2006 8 793
120. V. I. Novoderezhkin R. van Grondelle Phys. Chem. Chem. Phys. 2010 12 7352 7365
121. V. I. Novoderezhkin A. Marin R. van Grondelle Phys. Chem. Chem. Phys. 2011 13 17093 17103
122. C. C. Gradinaru I. H. M. van Stokkum A. A. Pascal R. van Grondelle H. van Amerongen J. Chem. Phys. B 2000 104 9330 9342
123. K. Schulten I. Ohmine M. Karplus J. Chem. Phys. 1976 64 4422 4441
124. J. Martiskainen R. Kananavicius J. Linnato H. Lehtivuori M. Keranen V. Aumanen N. Tkachenko J. Korppi-Tommola Photosynth. Res. 2011 107 195 207
125. S. Caffarri R. Croce J. Breton R. Bassi J. Biol. Chem. 2001 276 35924 35933
126. M. Macernis J. Sulskus C. D. P. Duffy A. V. Ruban L. Valkunas J. Phys. Chem. A 2012 116 9843 9853
127. P. J. Walla P. A. Linden K. Ohta G. R. Fleming J. Phys. Chem. A 2002 106 1909 1916
128. K. Broess G. Trinkunas C. D. van der Weij-de Wit P. Dekker A. van Hoek H. van Amerongen Biophys. J. 2006 91 3776 3786
129. K. Broess G. Trinkunas A. van Hoek R. Croce H. van Amerongen Biochim. Biophys. Acta, Bioenerg. 2008 1777 404 409
130. L. Valkunas G. Trinkunas J. Chmeliov A. V. Ruban Phys. Chem. Chem. Phys. 2009 11 7576 7584
131. M. P. Johnson M. Pérez-Bueno A. Zia P. Horton A. V. Ruban Plant Physiol. 2009 149 1061 1075
132. B. Daum D. Nicastro J. Austin J. R. McIntosh W. Kuhlbrandt Plant Cell 2010 22 1299 1312
133. A. Ishizaki G. R. Fleming Proc. Natl. Acad. Sci. U. S. A. 2009 106 17255 17260
134. A. Gelzinis D. Abramavicius L. Valkunas Phys. Rev. B: Condens. Matter Mater. Phys. 2011 84 245430 245444
135. V. Balevičius A. Gelzinis D. Abramavicius T. Mančal L. Valkunas Chem. Phys. 2012 404 94 102
136. G.-J. Zhao K.-L. Han Acc. Chem. Res. 2012 45 404 413
137. R. C. Vieira D. E. Falvey J. Phys. Chem. B 2007 111 5023 5029
138. G.-J. Zhao K.-L. Han Biophys. J. 2008 94 38 46
139. G.-J. Zhao K.-L. Han ChemPhysChem 2008 9 1842 1846
140. G.-J. Zhao K.-L. Han J. Phys. Chem. A 2007 111 9218 9223
141. C. Ilioaia M. P. Johnson P.-N. Liao A. A. Pascal R. van Grondelle P. J. Walla A. V. Ruban B. Robert J. Biol. Chem. 2011 286 27247 27254
142. V. Barzda E. J. G. Peterman R. van Grondelle H. van Amerongen Biochemistry 1998 37 546 551
143. S. S. Lampoura V. Barzda G. M. Owen A. J. Hoff H. van Amerongen Biochemistry 2002 41 9139 9144
144. A. Pandit M. Reus T. Morosinotto R. Bassi A. R. Holzwarth H. J. de Groot Biochim. Biophys. Acta 2013 1827 738 744
145. K. Karki D. Roccatano J. Chem. Theor. Comput. 2011 7 1131 1140
146. F. Drepper I. Carlberg B. Andersson W. Haehnel Biochemistry 1993 32 11915 11922
147. I. G. Tremmel H. Kirchhoff E. Weis G. D. Farquhar Biochim. Biophys. Acta 2003 1607 97 109
148. H. Kirchhoff I. Tremmel W. Haase U. Kubitscheck Biochemistry 2004 43 9204 9213
149. I. Tremmel E. Weis G. Farquhar Biophys. J. 2005 88 2650 2660
150. E. Bianchi R. Blaak C. N. Likos Phys. Chem. Chem. Phys. 2011 13 6397 6410
151. P. Dominici S. Caffarri F. Armenante S. Ceoldo M. Crimi R. Bassi J. Biol. Chem. 2002 277 22750 22758
152. J. D. Sherwood J. Phys. A 1997 30 839 843
153. D. Coelho J. F. Thovert P. M. Adler Phys. Rev. E: Stat. Phys., Plasmas, Fluids, Relat. Interdiscip. Top. 1997 55 1959 1978
154. X. Jia R. A. Williams Powder Technol. 2001 120 175 186
155. C. D. P. Duffy M. P. Johnson M. Macernis L. Valkunas W. Barford A. V. Ruban J. Phys. Chem. B 2010 114 15244 15253