The first tyrosyl radical intermediate formed in the S2-S 3 transition of photosystem II

Physical Chemistry Chemical Physics

Volumn 16, Issue 24, 2014, Pages 11901-11910

  Retegan, Marius ^a   Cox, Nicholas ^a   Lubitz, Wolfgang ^a   Neese, Frank ^a   Pantazis, Dimitrios A ^a  

^a MAX PLANCK INSTITUTE FOR CHEMICAL ENERGY CONVERSION   (Germany)

Author keywords

[No Author keywords available]

Indexed keywords

FREE RADICAL; PHOTOSYSTEM II; TYROSINE;

CHEMISTRY; OXIDATION REDUCTION REACTION; PHOTOSYSTEM II;

FREE RADICALS; OXIDATION-REDUCTION; PHOTOSYSTEM II PROTEIN COMPLEX; TYROSINE;

EID: 84901799566     PISSN: 14639076     EISSN: None     Source Type: Journal    
DOI: 10.1039/c4cp00696h     Document Type: Article

References (125)

1. J. Messinger and G. Renger, in Primary Processes of Photosynthesis, Part 2: Principles and Apparatus, The Royal Society of Chemistry, Cambridge, 2008, vol. 9, pp. 291-349
2. N. Cox D. A. Pantazis F. Neese W. Lubitz Acc. Chem. Res. 2013 46 1588 1596
3. J. P. McEvoy G. W. Brudvig Chem. Rev. 2006 106 4455 4483
4. R. E. Blankenship, Molecular Mechanisms of Photosynthesis, Blackwell, Oxford, 2001
5. N. Cox and W. Lubitz, in Chemical Energy Storage, ed., R. Schlögl, De Gruyter, Berlin, 2013, pp. 185-224
6. S. DeBeer, M. van Gastel, E. Bill, S. Ye, T. Petrenko, D. A. Pantazis and F. Neese, in Chemical Energy Storage, ed., R. Schlögl, De Gruyter, Berlin, 2013, pp. 353-377
7. H. Dau C. Limberg T. Reier M. Risch S. Roggan P. Strasser ChemCatChem 2010 2 724 761
8. J. Barber Chem. Soc. Rev. 2009 38 185 196
9. W. Lubitz E. J. Reijerse J. Messinger Energy Environ. Sci. 2008 1 15 31
10. M. M. Najafpour A. N. Moghaddam S. I. Allakhverdiev Govindjee Biochim. Biophys. Acta, Bioenerg. 2012 1817 1110 1121
11. D. G. Nocera Acc. Chem. Res. 2012 45 767 776
12. V. Petrouleas D. Koulougliotis N. Ioannidis Biochemistry 2005 44 6723 6728
13. J. M. Peloquin K. A. Campbell R. D. Britt J. Am. Chem. Soc. 1998 120 6840 6841
14. J. H. A. Nugent I. P. Muhiuddin M. C. W. Evans Biochemistry 2002 41 4117 4126
15. N. Ioannidis V. Petrouleas Biochemistry 2000 39 5246 5254
16. C. Zhang S. Styring Biochemistry 2003 42 8066 8076
17. C. Zhang A. Boussac A. W. Rutherford Biochemistry 2004 43 13787 13795
18. K. G. V. Havelius J.-H. Su Y. Feyziyev F. Mamedov S. Styring Biochemistry 2006 45 9279 9290
19. N. Ioannidis G. Zahariou V. Petrouleas Biochemistry 2006 45 6252 6259
20. J.-H. Su K. G. V. Havelius F. M. Ho G. Han F. Mamedov S. Styring Biochemistry 2007 46 10703 10712
21. A. Boussac M. Sugiura T.-L. Lai A. W. Rutherford Philos. Trans. R. Soc., B 2008 363 1203 1210
22. G. Sioros D. Koulougliotis G. Karapanagos V. Petrouleas Biochemistry 2006 46 210 217
23. M. Chrysina G. Zahariou N. Ioannidis V. Petrouleas Biochim. Biophys. Acta, Bioenerg. 2010 1797 487 493
24. M. Chrysina G. Zahariou Y. Sanakis N. Ioannidis V. Petrouleas J. Photochem. Photobiol., B 2011 104 72 79
25. J. Sjöholm S. Styring K. G. V. Havelius F. M. Ho Biochemistry 2012 51 2054 2064
26. J.-H. Su K. G. V. Havelius F. Mamedov F. M. Ho S. Styring Biochemistry 2006 45 7617 7627
27. N. Cox F. M. Ho N. Pewnim R. Steffen P. J. Smith K. G. V. Havelius J. L. Hughes L. Debono S. Styring E. Krausz R. J. Pace Biochim. Biophys. Acta, Bioenerg. 2009 1787 882 889
28. K. G. V. Havelius J.-H. Su G. Han F. Mamedov F. M. Ho S. Styring Biochim. Biophys. Acta, Bioenerg. 2011 1807 11 21
29. K. G. V. Havelius J. Sjöholm F. Ho F. Mamedov S. Styring Appl. Magn. Reson. 2010 37 151 176
30. A. Boussac A. W. Rutherford Biochemistry 1988 27 3476 3483
31. A. Boussac J. L. Zimmermann A. W. Rutherford Biochemistry 1989 28 8984 8989
32. M. Sivaraja J. Tso G. C. Dismukes Biochemistry 1989 28 9459 9464
33. D. A. Force D. W. Randall R. D. Britt Biochemistry 1997 36 12062 12070
34. P. Geijer F. Morvaridi S. Styring Biochemistry 2001 40 10881 10891
35. J. Sjöholm K. G. V. Havelius F. Mamedov S. Styring Biochemistry 2010 49 9800 9808
36. N. Ioannidis J. H. A. Nugent V. Petrouleas Biochemistry 2002 41 9589 9600
37. N. Ioannidis V. Petrouleas Biochemistry 2002 41 9580 9588
38. D. Koulougliotis J.-R. Shen N. Ioannidis V. Petrouleas Biochemistry 2003 42 3045 3053
39. W. Lubitz, in Electron Paramagnetic Resonance, ed., B. C. Gilbert, M. J. Davies, and, D. M. Murphy, The Royal Society of Chemistry, 2004, vol. 19, pp. 174-242
40. A. Haddy Photosynth. Res. 2007 92 357 368
41. H. Dau M. Haumann Biochim. Biophys. Acta, Bioenerg. 2007 1767 472 483
42. A. Klauss M. Haumann H. Dau Proc. Natl. Acad. Sci. U. S. A. 2012 109 16035 16040
43. T. Noguchi Philos. Trans. R. Soc., B 2008 363 1189 1195
44. J. Messinger, T. Noguchi and J. Yano, in Molecular Solar Fuels, ed., T. J. Wydrzynski, and, W. Hillier, The Royal Society of Chemistry, Cambridge, 2012, pp. 163-207
45. W. Hillier T. Wydrzynski Coord. Chem. Rev. 2008 252 306 317
46. J. Messinger J. H. Robblee U. Bergmann C. Fernandez P. Glatzel H. Visser R. M. Cinco K. L. McFarlane E. Bellacchio S. A. Pizarro S. P. Cramer K. Sauer M. P. Klein V. K. Yachandra J. Am. Chem. Soc. 2001 123 7804 7820
47. M. Haumann C. Müller P. Liebisch L. Iuzzolino J. Dittmer M. Grabolle T. Neisius W. Meyer-Klaucke H. Dau Biochemistry 2005 44 1894 1908
48. P. Glatzel H. Schroeder Y. Pushkar T. Boron S. Mukherjee G. Christou V. L. Pecoraro J. Messinger V. K. Yachandra U. Bergmann J. Yano Inorg. Chem. 2013 52 5642 5644
49. N. Cox J. Messinger Biochim. Biophys. Acta, Bioenerg. 2013 1827 1020 1030
50. D. A. Pantazis W. Ames N. Cox W. Lubitz F. Neese Angew. Chem., Int. Ed. 2012 51 9935 9940
51. J. P. Perdew Phys. Rev. B: Condens. Matter Mater. Phys. 1986 33 8822 8824
52. A. D. Becke Phys. Rev. A 1988 38 3098 3100
53. V. N. Staroverov G. E. Scuseria J. Tao J. P. Perdew J. Chem. Phys. 2003 119 12129 12137
54. J. Tao J. P. Perdew V. N. Staroverov G. E. Scuseria Phys. Rev. Lett. 2003 91 146401
55. L. Noodleman J. Chem. Phys. 1981 74 5737 5743
56. K. Yamaguchi, Y. Takahara and T. Fueno, in Applied Quantum Chemistry, ed., V. H. Smith Jr. , H. F. Schaefer III, K. Morokuma, and D. Reidel, Boston, 1986, p. 155
57. S. Yamanaka T. Kawakami H. Nagao K. Yamaguchi Chem. Phys. Lett. 1994 231 25 33
58. A. Bencini F. Totti C. A. Daul K. Doclo P. Fantucci V. Barone Inorg. Chem. 1997 36 5022 5030
59. F. Neese Coord. Chem. Rev. 2009 253 526 563
60. M. Orio D. A. Pantazis F. Neese Photosynth. Res. 2009 102 443 453
61. F. Neese W. Ames G. Christian M. Kampa D. G. Liakos D. A. Pantazis M. Roemelt P. Surawatanawong S. F. Ye Adv. Inorg. Chem. 2010 62 301 349
62. S. Grimme J. Antony S. Ehrlich H. Krieg J. Chem. Phys. 2010 132 154104 154119
63. A. Klamt D. Schüürman J. Chem. Soc., Perkin Trans. 2 1993 799 805
64. E. van Lenthe E. J. Baerends J. G. Snijders J. Chem. Phys. 1994 101 9783 9792
65. E. van Lenthe J. G. Snijders E. J. Baerends J. Chem. Phys. 1996 105 6505 6516
66. D. A. Pantazis X. Y. Chen C. R. Landis F. Neese J. Chem. Theory Comput. 2008 4 908 919
67. A. Schäfer C. Huber R. Ahlrichs J. Chem. Phys. 1994 100 5829 5835
68. F. Neese F. Wennmohs A. Hansen U. Becker Chem. Phys. 2009 356 98 109
69. F. Neese Wiley Interdiscip. Rev.: Comput. Mol. Sci. 2012 2 73 78
70. D. A. Pantazis M. Orio T. Petrenko S. Zein E. Bill W. Lubitz J. Messinger F. Neese Chem.-Eur. J. 2009 15 5108 5123
71. D. A. Pantazis M. Orio T. Petrenko S. Zein W. Lubitz J. Messinger F. Neese Phys. Chem. Chem. Phys. 2009 11 6788 6798
72. W. Ames D. A. Pantazis V. Krewald N. Cox J. Messinger W. Lubitz F. Neese J. Am. Chem. Soc. 2011 133 19743 19757
73. N. Cox L. Rapatskiy J.-H. Su D. A. Pantazis M. Sugiura L. Kulik P. Dorlet A. W. Rutherford F. Neese A. Boussac W. Lubitz J. Messinger J. Am. Chem. Soc. 2011 133 3635 3648
74. J.-H. Su N. Cox W. Ames D. A. Pantazis L. Rapatskiy T. Lohmiller L. V. Kulik P. Dorlet A. W. Rutherford F. Neese A. Boussac W. Lubitz J. Messinger Biochim. Biophys. Acta, Bioenerg. 2011 1807 829 840
75. V. Krewald F. Neese D. A. Pantazis J. Am. Chem. Soc. 2013 135 5726 5739
76. M. Pérez Navarro W. M. Ames H. Nilsson T. Lohmiller D. A. Pantazis L. Rapatskiy M. M. Nowaczyk F. Neese A. Boussac J. Messinger W. Lubitz N. Cox Proc. Natl. Acad. Sci. U. S. A. 2013 110 15561 15566
77. M. Retegan F. Neese D. A. Pantazis J. Chem. Theory Comput. 2013 9 3832 3842
78. F. Neese J. Chem. Phys. 2001 115 11080 11096
79. F. Neese J. Chem. Phys. 2005 122 034107
80. L. D. Slep A. Mijovilovich W. Meyer-Klaucke T. Weyhermüller E. Bill E. Bothe F. Neese K. Wieghardt J. Am. Chem. Soc. 2003 125 15554 15570
81. Y. Umena K. Kawakami J.-R. Shen N. Kamiya Nature 2011 473 55 60
82. T. Lohmiller N. Cox J.-H. Su J. Messinger W. Lubitz J. Biol. Chem. 2012 287 24721 24733
83. L. Rapatskiy N. Cox A. Savitsky W. M. Ames J. Sander M. M. Nowaczyk M. Rögner A. Boussac F. Neese J. Messinger W. Lubitz J. Am. Chem. Soc. 2012 134 16619 16634
84. T. Lohmiller V. Krewald M. Pérez Navarro M. Retegan L. Rapatskiy M. M. Nowaczyk A. Boussac F. Neese W. Lubitz D. A. Pantazis N. Cox Phys. Chem. Chem. Phys. 2014 10.1039/C3CP55017F
85. Y. Pushkar J. Yano K. Sauer A. Boussac V. K. Yachandra Proc. Natl. Acad. Sci. U. S. A. 2008 105 1879 1884
86. D. Bovi D. Narzi L. Guidoni Angew. Chem., Int. Ed. 2013 52 11744 11749
87. S. Styring J. Sjöholm F. Mamedov Biochim. Biophys. Acta, Bioenerg. 2012 1817 76 87
88. R. Hart P. J. O'Malley Biochim. Biophys. Acta, Bioenerg. 2010 1797 250 254
89. K. Saito A. W. Rutherford H. Ishikita Proc. Natl. Acad. Sci. U. S. A. 2013 110 7690 7695
90. G. F. Moore M. Hambourger M. Gervaldo O. G. Poluektov T. Rajh D. Gust T. A. Moore A. L. Moore J. Am. Chem. Soc. 2008 130 10466 10467
91. P. E. M. Siegbahn Phys. Chem. Chem. Phys. 2012 14 4849 4856
92. P. E. M. Siegbahn J. Am. Chem. Soc. 2013 135 9442 9449
93. P. E. M. Siegbahn Biochim. Biophys. Acta, Bioenerg. 2013 1827 1003 1019
94. F. M. Ho, in Molecular Solar Fuels, ed., T. J. Wydrzynski, and, W. Hillier, The Royal Society of Chemistry, Cambridge, 2012, pp. 208-248
95. K. N. Ferreira T. M. Iverson K. Maghlaoui J. Barber S. Iwata Science 2004 303 1831 1838
96. H. Ishikita W. Saenger B. Loll J. Biesiadka E.-W. Knapp Biochemistry 2006 45 2063 2071
97. I. Rivalta M. Amin S. Luber S. Vassiliev R. Pokhrel Y. Umena K. Kawakami J. R. Shen N. Kamiya D. Bruce G. W. Brudvig M. R. Gunner V. S. Batista Biochemistry 2011 50 6312 6315
98. K. Linke F. M. Ho Biochim. Biophys. Acta, Bioenerg. 2014 1837 14 32
99. R. J. Service W. Hillier R. J. Debus Biochemistry 2010 49 6655 6669
100. R. J. Service W. Hillier R. J. Debus Biochemistry 2014 53 1001 1017
101. M. Shoji H. Isobe S. Yamanaka Y. Umena K. Kawakami N. Kamiya J. R. Shen K. Yamaguchi Catal. Sci. Technol. 2013 3 1831 1848
102. P. J. O'Malley J. Am. Chem. Soc. 1998 120 11732 11737
103. Y.-N. Wang L. A. Eriksson Int. J. Quantum Chem. 2001 83 220 229
104. M. Engström F. Himo A. Gräslund B. Minaev O. Vahtras H. Agren J. Phys. Chem. A 2000 104 5149 5153
105. M. Brynda R. David Britt Res. Chem. Intermed. 2007 33 863 883
106. M. Engström F. Himo H. Ågren Chem. Phys. Lett. 2000 319 191 196
107. M. Kaupp T. Gress R. Reviakine O. L. Malkina V. G. Malkin J. Phys. Chem. B 2002 107 331 337
108. H. Matsuoka J.-R. Shen A. Kawamori K. Nishiyama Y. Ohba S. Yamauchi J. Am. Chem. Soc. 2011 133 4655 4660
109. K. Saito J.-R. Shen T. Ishida H. Ishikita Biochemistry 2011 50 9836 9844
110. K. Saito H. Ishikita Biochim. Biophys. Acta, Bioenerg. 2014 1837 159 166
111. W. Hofbauer A. Zouni R. Bittl J. Kern P. Orth F. Lendzian P. Fromme H. T. Witt W. Lubitz Proc. Natl. Acad. Sci. U. S. A. 2001 98 6623 6628
112. M. Högbom M. Galander M. Andersson M. Kolberg W. Hofbauer G. Lassmann P. Nordlund F. Lendzian Proc. Natl. Acad. Sci. U. S. A. 2003 100 3209 3214
113. G. Bleifuss M. Kolberg S. Pötsch W. Hofbauer R. Bittl W. Lubitz A. Gräslund G. Lassmann F. Lendzian Biochemistry 2001 40 15362 15368
114. M. R. Seyedsayamdost T. Argirević E. C. Minnihan J. Stubbe M. Bennati J. Am. Chem. Soc. 2009 131 15729 15738
115. T. Argirević C. Riplinger J. Stubbe F. Neese M. Bennati J. Am. Chem. Soc. 2012 134 17661 17670
116. L. Benisvy R. Bittl E. Bothe C. D. Garner J. McMaster S. Ross C. Teutloff F. Neese Angew. Chem., Int. Ed. 2005 44 5314 5317
117. S. Sinnecker E. Reijerse F. Neese W. Lubitz J. Am. Chem. Soc. 2004 126 3280 3290
118. S. Sinnecker M. Flores W. Lubitz Phys. Chem. Chem. Phys. 2006 8 5659 5670
119. H. J. van Gorkom and C. F. Yocum, in Photosystem II. The Light-Driven Water: Plastoquinone Oxidoreductase, ed., T. Wydrzynski, and, K. Satoh, Springer, Dordrecht, 2005, vol. 22, pp. 307-328
120. C. F. Yocum Coord. Chem. Rev. 2008 252 296 305
121. M. Miqyass H. J. Gorkom C. F. Yocum Photosynth. Res. 2007 92 275 287
122. B. C. Polander B. A. Barry J. Phys. Chem. Lett. 2013 786 791
123. F. Rappaport N. Ishida M. Sugiura A. Boussac Energy Environ. Sci. 2011 4 2520 2524
124. E. Y. Tsui R. Tran J. Yano T. Agapie Nat. Chem. 2013 5 293 299
125. T. Irebo S. Y. Reece M. Sjödin D. G. Nocera L. Hammarström J. Am. Chem. Soc. 2007 129 15462 15464