BLUF domain function does not require a metastable radical intermediate state

Journal of the American Chemical Society

Volumn 136, Issue 12, 2014, Pages 4605-4615

  Lukacs, Andras ^b,d   Brust, Richard ^a   Haigney, Allison ^a   Laptenok, Sergey P ^b   Addison, Kiri ^b   Gil, Agnieszka ^a   Towrie, Michael ^c   Greetham, Gregory M ^c   Tonge, Peter J ^a   Meech, Stephen R ^b  

^a STONY BROOK UNIVERSITY   (United States)

^b UNIVERSITY OF EAST ANGLIA   (United Kingdom)

^c Science and Technology Facilities Council   (United Kingdom)

^d UNIVERSITY OF PÉCS   (Hungary)

Author keywords

[No Author keywords available]

Indexed keywords

AMINO ACIDS; CHROMOPHORES; ELECTRON TRANSITIONS; FREE RADICAL REACTIONS; INFRARED SPECTROSCOPY; ISOTOPES; PROTEINS;

ELECTRON-TRANSFER REACTIONS; ELECTRONIC EXCITATION; FLAVIN CHROMOPHORES; INTERMEDIATE STATE; PHOTO-INDUCED ELECTRON TRANSFER; PHOTOCHEMICAL DYNAMICS; TRANSIENT INFRARED SPECTROSCOPY; UNNATURAL AMINO ACIDS;

REACTION INTERMEDIATES;

BLUE LIGHT USING FLAVIN DOMAIN PROTEIN; PROTEIN; UNCLASSIFIED DRUG; BACTERIAL PROTEIN; FLAVINE ADENINE NUCLEOTIDE; FREE RADICAL;

ABSORPTION; AMINO ACID SUBSTITUTION; ARTICLE; BLUE LIGHT; CHROMATOPHORE; ELECTRON TRANSPORT; INFRARED SPECTROSCOPY; ISOTOPE LABELING; MUTAGENESIS; OXIDATION REDUCTION POTENTIAL; PHOTOCHEMISTRY; PROTEIN DOMAIN; PROTEIN FUNCTION; CHEMICAL STRUCTURE; CHEMISTRY; DARKNESS; GENETICS; HYDROGEN BOND; METABOLISM; MUTATION; PROTEIN TERTIARY STRUCTURE;

BACTERIAL PROTEINS; DARKNESS; ELECTRON TRANSPORT; FLAVIN-ADENINE DINUCLEOTIDE; FREE RADICALS; HYDROGEN BONDING; MODELS, MOLECULAR; MUTATION; PROTEIN STRUCTURE, TERTIARY;

EID: 84897064206     PISSN: 00027863     EISSN: 15205126     Source Type: Journal    
DOI: 10.1021/ja4121082     Document Type: Article

References (71)

1. Moglich, A.; Yang, X. J.; Ayers, R. A.; Moffat, K. Annu. Rev. Plant Biol. 2010, 61, 21
2. Van der Horst, M. A.; Hellingwerf, K. J. Acc. Chem. Res. 2004, 37, 13
3. Losi, A. Photochem. Photobiol. 2007, 83, 1283
4. Losi, A.; Gartner, W. Photochem. Photobiol. 2010, 87, 491
5. Braatsch, S.; Klug, G. Photosynth. Res. 2004, 79, 45
6. Masuda, S. Plant Cell Physiol. 2013, 54, 171
7. Kennis, J. T. M.; Groot, M. L. Curr. Opin. Struct. Biol. 2007, 17, 623
8. Lukacs, A.; Eker, A. P. M.; Byrdin, M.; Brettel, K.; Vos, M. H. In Ultrafast Phenomena XVI: Proceedings of the 16th International Conference, Palazzo dei Congressi Stresa, Italy, June 9-13, 2008; Corkum, P.; DeSilvestri, S.; Nelson, K. A.; Riedle, E.,; Schoenlein, R. W., Eds.; Springer Series in Chemical Physics, Vol. 92, 2009; p 604.
9. Lukacs, A.; Eker, A. P. M.; Byrdin, M.; Villette, S.; Pan, J.; Brettel, K.; Vos, M. H. J. Phys. Chem. B 2006, 110, 15654
10. Sato, Y.; Iwata, T.; Tokutomi, S.; Kandori, H. J. Am. Chem. Soc. 2005, 127, 1088
11. Kottke, T.; Heberle, J.; Hehn, D.; Dick, B.; Hegemann, P. Biophys. J. 2003, 84, 1192
12. Okajima, K.; Yoshihara, S.; Fukushima, Y.; Geng, X. X.; Katayama, M.; Higashi, S.; Watanabe, M.; Sato, S.; Tabata, S.; Shibata, Y.; Itoh, S.; Ikeuchi, M. J. Biochem. 2005, 137, 741
13. Fiedler, B.; Borner, T.; Wilde, A. Photochem. Photobiol. 2005, 81, 1481
14. Mussi, M. A.; Gaddy, J. A.; Cabruja, M.; Arivett, B. A.; Viale, A. M.; Rasia, R.; Actis, L. A. J. Bacteriol. 2010, 192, 6336
15. Gomelsky, M.; Klug, G. Trends Biochem. Sci. 2002, 27, 497
16. Laan, W.; van der Horst, M. A.; van Stokkum, I. H.; Hellingwerf, K. J. Photochem. Photobiol. 2003, 78, 290
17. Stierl, M.; Stumpf, P.; Udwari, D.; Gueta, R.; Hagedorn, R.; Losi, A.; Gartner, W.; Petereit, L.; Efetova, M.; Schwarzel, M.; Oertner, T. G.; Nagel, G.; Hegemann, P. J. Biol. Chem. 2011, 286, 1181
18. Pimenta, F. M.; Jensen, R. L.; Breitenbach, T.; Etzerodt, M.; Ogilby, P. R. Photochem. Photobiol. 2013, 89, 1116
19. Ruiz-Gonzalez, R.; Cortajarena, A. L.; Mejias, S. H.; Agut, M.; Nonell, S.; Flors, C. J. Am. Chem. Soc. 2013, 135, 9564
20. Masuda, S.; Hasegawa, K.; Ishii, A.; Ono, T. Biochemistry 2004, 43, 5304
21. Masuda, S.; Hasegawa, K.; Ono, T. Biochemistry 2005, 44, 1215
22. Anderson, S.; Dragnea, V.; Masuda, S.; Ybe, J.; Moffat, K.; Bauer, C. Biochemistry 2005, 44, 7998
23. Jung, A.; Domratcheva, T.; Tarutina, M.; Wu, Q.; Ko, W. H.; Shoeman, R. L.; Gomelsky, M.; Gardner, K. H.; Schlichting, L. Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 2005, 102, 12350
24. Masuda, S.; Bauer, C. E. Cell 2002, 110, 613
25. Grinstead, J. S.; Hsu, S. T. D.; Laan, W.; Bonvin, A.; Hellingwerf, K. J.; Boelens, R.; Kaptein, R. ChemBioChem 2006, 7, 187
26. Hsiao, Y.-W.; Goetze, J. P.; Thiel, W. J. Phys. Chem. B 2012, 116, 8064
27. Sadeghian, K.; Bocola, M.; Schuetz, M. J. Am. Chem. Soc. 2008, 130, 12501
28. Sadeghian, K.; Bocola, M.; Schuetz, M. Phys. Chem. Chem. Phys. 2010, 12, 8840
29. Domratcheva, T.; Grigorenko, B. L.; Schlichting, I.; Nemukhin, A. V. Biophys. J. 2008, 94, 3872
30. Meier, K.; van Gunsteren, W. F. Mol. Simulat. 2013, 39, 472
31. Meier, K.; Thiel, W.; van Gunsteren, W. F. J. Comput. Chem. 2012, 33, 363
32. Sadeghian, K.; Bocola, M.; Schutz, M. J. Am. Chem. Soc. 2008, 130, 12501
33. Udvarhelyi, A.; Domratcheva, T. J. Phys. Chem. B 2013, 117, 2888
34. Unno, M.; Masuda, S.; Ono, T. A.; Yamauchi, S. J. Am. Chem. Soc. 2006, 128, 5638
35. Unno, M.; Sano, R.; Masuda, S.; Ono, T. A.; Yamauchi, S. J. Phys. Chem. B 2005, 109, 12620
36. The Pymol Molecular Graphics System, version 1.5.0.5; Schrödinger, LLC., New York, 2013.
37. Masuda, S.; Tomida, Y.; Ohta, H.; Takamiya, K. I. J. Mol. Biol. 2007, 368, 1223
38. Bonetti, C.; Stierl, M.; Mathes, T.; van Stokkum, I. H. M.; Mullen, K. M.; Cohen-Stuart, T. A.; van Grondelle, R.; Hegemann, P.; Kennis, J. T. M. Biochemistry 2009, 48, 11458
39. Dragnea, V.; Arunkumar, A. I.; Yuan, H.; Giedroc, D. P.; Bauer, C. E. Biochemistry 2009, 48, 9969
40. Brust, R.; Lukacs, A.; Haigney, A.; Addison, K.; Gil, A.; Towrie, M.; Clark, I. P.; Greetham, G. M.; Tonge, P. J.; Meech, S. R. J. Am. Chem. Soc. 2013, 135, 16168
41. Gauden, M.; Grinstead, J. S.; Laan, W.; van Stokkum, I. H. M.; Avila-Perez, M.; Toh, K. C.; Boelens, R.; Kaptein, R.; van Grondelle, R.; Hellingwerf, K. J.; Kennis, J. T. M. Biochemistry 2007, 46, 7405
42. Laan, W.; Gauden, M.; Yeremenko, S.; van Grondelle, R.; Kennis, J. T. M.; Hellingwerf, K. J. Biochemistry 2006, 45, 51
43. Mathes, T.; van Stokkum, I. H. M.; Stierl, M.; Kennis, J. T. M. J. Biol. Chem. 2012, 287, 31725
44. Mathes, T.; Zhu, J. Y.; van Stokkum, I. H. M.; Groot, M. L.; Hegemann, P.; Kennis, J. T. M. J. Phys. Chem. Lett. 2012, 3, 203
45. Gauden, M.; van Stokkum, I. H. M.; Key, J. M.; Luhrs, D. C.; Van Grondelle, R.; Hegemann, P.; Kennis, J. T. M. Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 2006, 103, 10895
46. Bonetti, C.; Mathes, T.; van Stokkum, I. H. M.; Mullen, K. M.; Groot, M. L.; van Grondelle, R.; Hegemann, P.; Kennis, J. T. M. Biophys. J. 2008, 95, 4790
47. Gauden, M.; Yeremenko, S.; Laan, W.; van Stokkum, I. H. M.; Ihalainen, J. A.; van Grondelle, R.; Hellingwerf, K. J.; Kennis, J. T. M. Biochemistry 2005, 44, 3653
48. Stelling, A. L.; Ronayne, K. L.; Nappa, J.; Tonge, P. J.; Meech, S. R. J. Am. Chem. Soc. 2007, 129, 15556
49. Lukacs, A.; Haigney, A.; Brust, R.; Zhao, R. K.; Stelling, A. L.; Clark, I. P.; Towrie, M.; Greetham, G. M.; Meech, S. R.; Tonge, P. J. J. Am. Chem. Soc. 2011, 133, 16893
50. Brust, R.; Haigney, A.; Lukacs, A.; Gil, A.; Hossain, S.; Addison, K.; Lai, C.-T.; Towrie, M.; Greetham, G. M.; Clark, I. P.; Illarionov, B.; Bacher, A.; Kim, R.-R.; Fischer, M.; Simmerling, C.; Meech, S. R.; Tonge, P. J. J. Phys. Chem. Lett. 2013, 5, 220
51. Mathes, T.; van Stokkum, I. H. M.; Bonetti, C.; Hegemann, P.; Kennis, J. T. M. J. Phys. Chem. B 2011, 115, 7963
52. Khrenova, M. G.; Nemukhin, A. V.; Grigorenko, B. L.; Krylov, A. I.; Domratcheva, T. M. J. Chem. Theory Comput. 2010, 6, 2293
53. Udvarhelyi, A.; Domratcheva, T. Photochem. Photobiol. 2011, 87, 554
54. Khrenova, M. G.; Nemukhin, A. V.; Domratcheva, T. J. Phys. Chem. B 2013, 117, 2369
55. Haigney, A.; Lukacs, A.; Brust, R.; Zhao, R. K.; Towrie, M.; Greetham, G. M.; Clark, I.; Illarionov, B.; Bacher, A.; Kim, R. R.; Fischer, M.; Meech, S. R.; Tonge, P. J. J. Phys. Chem. B 2012, 116, 10722
56. Haigney, A.; Lukacs, A.; Zhao, R. K.; Stelling, A. L.; Brust, R.; Kim, R. R.; Kondo, M.; Clark, I.; Towrie, M.; Greetham, G. M.; Illarionov, B.; Bacher, A.; Romisch-Margl, W.; Fischer, M.; Meech, S. R.; Tonge, P. J. Biochemistry 2011, 50, 1321
57. Zhao, R.-K.; Lukacs, A.; Haigney, A.; Brust, R.; Greetham, G. M.; Towrie, M.; Tonge, P. J.; Meech, S. R. Phys. Chem. Chem. Phys. 2011, 13, 17642
58. Reece, S. Y.; Seyedsayamdost, M. R.; Stubbe, J.; Nocera, D. G. J. Am. Chem. Soc. 2007, 129, 13828
59. Greetham, G. M.; Burgos, P.; Cao, Q. A.; Clark, I. P.; Codd, P. S.; Farrow, R. C.; George, M. W.; Kogimtzis, M.; Matousek, P.; Parker, A. W.; Pollard, M. R.; Robinson, D. A.; Xin, Z. J.; Towrie, M. Appl. Spectrosc. 2011, 64, 1311
60. Reece, S. Y.; Seyedsayamdost, M. R.; Stubbe, J.; Nocera, D. G. J. Am. Chem. Soc. 2006, 128, 13654
61. Seyedsayamdost, M. R.; Reece, S. Y.; Nocera, D. G.; Stubbe, J. J. Am. Chem. Soc. 2006, 128, 1569
62. Tommos, C.; Skalicky, J. J.; Pilloud, D. L.; Wand, A. J.; Dutton, P. L. Biochemistry 1999, 38, 9495
63. Kondo, M.; Nappa, J.; Ronayne, K. L.; Stelling, A. L.; Tonge, P. J.; Meech, S. R. J. Phys. Chem. B 2006, 110, 20107
64. Lukacs, A.; Zhao, R. K.; Haigney, A.; Brust, R.; Greetham, G. M.; Towrie, M.; Tonge, P. J.; Meech, S. R. J. Phys. Chem. B 2012, 116, 5810
65. Wolf, M. M. N.; Schumann, C.; Gross, R.; Domratcheva, T.; Diller, R. J. Phys. Chem. B 2008, 112, 13424
66. Ishikita, H. J. Biol. Chem. 2008, 283, 30618
67. Walden, S. E.; Wheeler, R. A. J. Chem. Soc., Perkin Trans. 2 1996, 2663
68. Marcus, R. A.; Sutin, N. Biochim. Biophys. Acta 1985, 811, 265
69. Duvanel, G.; Grilj, J.; Vauthey, E. J. Phys. Chem. A 2013, 117, 918
70. Rosspeintner, A.; Angulo, G.; Vauthey, E. J. Phys. Chem. A 2012, 116, 9473
71. Rosspeintner, A.; Lang, B.; Vauthey, E. In Annu. Rev. Phys. Chem.; Johnson, M. A.; Martinez, T. J., Eds. 2013; Vol. 64, p 247.