A DNA-directed light-harvesting/reaction center system

Journal of the American Chemical Society

Volumn 136, Issue 47, 2014, Pages 16618-16625

  Dutta, Palash K ^a,b   Levenberg, Symon ^a,b   Loskutov, Andrey ^b   Jun, Daniel ^c   Saer, Rafael ^c   Beatty, J Thomas ^c   Lin, Su ^a,b   Liu, Yan ^a,b   Woodbury, Neal W ^a,b   Yan, Hao ^a,b  

^a ARIZONA STATE UNIVERSITY   (United States)

^b Arizona State University   (United States)

^c UNIVERSITY OF BRITISH COLUMBIA   (Canada)

Author keywords

[No Author keywords available]

Indexed keywords

ANTENNAS; DNA; ENERGY TRANSFER; EQUIPMENT TESTING; HARVESTING; PHOTOSYNTHESIS;

CHARGE SEPARATIONS; ENERGY TRANSFER EFFICIENCY; LIGHT-HARVESTING ANTENNAS; MULTICHROMOPHORE SYSTEMS; PHOTOSYNTHETIC REACTION CENTER; RHODOBACTER SPHAEROIDES; SPECTRAL PROPERTIES; SPECTRALLY TUNABLE;

LIGHT;

DNA; NANOMATERIAL; COLORING AGENT; PHOTOSYNTHESIS;

ARTICLE; DNA STRAND; DNA STRUCTURE; ELECTRON TRANSPORT; ENERGY TRANSFER; LIGHT ABSORPTION; LIGHT HARVESTING SYSTEM; PHOTOACTIVATION; PHOTOSYNTHESIS; RHODOBACTER SPHAEROIDES; STEADY STATE; CHEMICAL STRUCTURE; CHEMISTRY; METABOLISM;

COLORING AGENTS; DNA; ENERGY TRANSFER; MODELS, MOLECULAR; NANOSTRUCTURES; PHOTOSYNTHETIC REACTION CENTER COMPLEX PROTEINS; RHODOBACTER SPHAEROIDES;

EID: 84913557650     PISSN: 00027863     EISSN: 15205126     Source Type: Journal    
DOI: 10.1021/ja509018g     Document Type: Article

References (81)

1. Blankenship, R. E. Molecular Mechanisms of Photosynthesis; Blackwell Science: Oxford, U.K., 2002.
2. Scholes, G. D.; Fleming, G. R.; Olaya-Castro, A.; van Grondelle, R. Nat. Chem. 2011, 3, 763
3. McDermott, G.; Prince, S. M.; Freer, A. A.; Hawthornthwaite-Lawless, A. M.; Papiz, M. Z.; Cogdell, R. J.; Isaacs, N. W. Nature 1995, 374, 517
4. Wraight, C. A.; Clayton, R. K. Biochim. Biophys. Acta 1974, 333, 246
5. Schenning, A. P. H. J.; Benneker, F. B. G.; Geurts, H. P. M.; Liu, X. Y.; Nolte, R. J. M. J. Am. Chem. Soc. 1996, 118, 8549
6. Jullien, L.; Canceill, J.; Valeur, B.; Bardez, E.; Lefèvre, J.-P.; Lehn, J.-M.; Marchi-Artzner, V.; Pansu, R. J. Am. Chem. Soc. 1996, 118, 5432
7. Würthner, F.; Sautter, A. Org. Biomol. Chem. 2003, 1, 240
8. Choi, M.-S.; Yamazaki, T.; Yamazaki, I.; Aida, T. Angew. Chem., Int. Ed. 2004, 43, 150
9. Sautter, A.; Kaletaş, K. K.; Schmid, D. G.; Dobrawa, R.; Zimine, M.; Jung, G.; Stokkum, I. H. M.; De Cola, L.; Williams, R. M.; Würthner, F. J. Am. Chem. Soc. 2005, 127, 6719
10. Nakamura, Y.; Aratani, N.; Osuka, A. Chem. Soc. Rev. 2007, 36, 831
11. Terazono, Y.; Kodis, G.; Liddell, P. A.; Garg, V.; Moore, T. A.; Moore, A. L.; Gust, D. J. Phys. Chem. B 2009, 113, 7147
12. Boeneman, K.; Deschamps, J. R.; Buckhout-White, S.; Prasuhn, D. E.; Blanco-Canosa, J. B.; Dawson, P. E.; Stewart, M. H.; Susumu, K.; Goldman, E. R.; Ancona, M.; Medintz, I. L. ACS Nano 2010, 4, 7253
13. Boeneman, K.; Prasuhn, D. E.; Blanco-Canosa, J. B.; Dawson, P. E.; Melinger, J. S.; Ancona, M.; Stewart, M. H.; Susumu, K.; Huston, A.; Medintz, I. L. J. Am. Chem. Soc. 2010, 132, 18177
14. Hannestad, J. K.; Sandin, P.; Albinsson, B. J. Am. Chem. Soc. 2008, 130, 15889
15. Miller, R. A.; Presley, A. D.; Francis, M. B. J. Am. Chem. Soc. 2007, 129, 3104
16. Ma, Y.-Z.; Miller, R. A.; Fleming, G. R.; Francis, M. B. J. Phys. Chem. B 2008, 112, 6887
17. Miller, R. A.; Stephanopoulos, N.; McFarland, J. M.; Rosko, A. S.; Geissler, P. L.; Francis, M. B. J. Am. Chem. Soc. 2010, 132, 6068
18. Endo, M.; Fujitsuka, M.; Majima, T. Chem. - Eur. J. 2007, 13, 8660
19. Scolaro, L. M.; Castriciano, M. A.; Romeo, A.; Micali, N.; Angelini, N.; Lo Passo, C.; Felici, F. J. Am. Chem. Soc. 2006, 128, 7446
20. Nam, Y. S.; Shin, T.; Park, H.; Magyar, A. P.; Choi, K.; Fantner, G.; Nelson, K. A.; Belcher, A. M. J. Am. Chem. Soc. 2010, 132, 1462
21. Schenning, A. P. H. J.; Peeters, E.; Meijer, E. W. J. Am. Chem. Soc. 2000, 122, 4489
22. Adronov, A.; Fréchet, J. M. J. Chem. Commun. 2000, 1701
23. Weil, T.; Reuther, E.; Müllen, K. Angew. Chem., Int. Ed. 2002, 41, 1900
24. Choi, M.-S.; Aida, T.; Yamazaki, T.; Yamazaki, I. Chem. - Eur. J. 2002, 8, 2667
25. Hahn, U.; Gorka, M.; Vögtle, F.; Vicinelli, V.; Ceroni, P.; Maestri, M.; Balzani, V. Angew. Chem., Int. Ed. 2002, 41, 3595
26. Balzani, V.; Ceroni, P.; Maestri, M.; Vicinelli, V. Curr. Opin. Chem. Biol. 2003, 7, 657
27. Imahori, H. J. Phys. Chem. B 2004, 108, 6130
28. Cotlet, M.; Vosch, T.; Habuchi, S.; Weil, T.; Müllen, K.; Hofkens, J.; De Schryver, F. J. Am. Chem. Soc. 2005, 127, 9760
29. Guldi, D. M. Chem. Soc. Rev. 2002, 31, 22
30. Aratani, N.; Kim, D.; Osuka, A. Acc. Chem. Res. 2009, 42, 1922
31. Guldi, D. M. Pure Appl. Chem. 2003, 75, 1069
32. Harriman, A.; Sauvage, J.-P. Chem. Soc. Rev. 1996, 25, 41
33. Eisele, D. M.; Cone, C. W.; Bloemsma, E. A.; Vlaming, S. M.; van der Kwaak, C. G. F.; Silbey, R. J.; Bawendi, M. G.; Knoester, J.; Rabe, J. P.; Bout, D. A. V. Nat. Chem. 2012, 4, 655
34. Seeman, N. C. J. Theor. Biol. 1982, 99, 237
35. Seeman, N. C. Mol. Biotechnol. 2007, 37, 246
36. Seeman, N. C. Nano Lett. 2010, 10, 1971
37. Lin, C.; Liu, Y.; Rinker, S.; Yan, H. ChemPhysChem 2006, 7, 1641
38. Aldaye, F. A.; Palmer, A. L.; Sleiman, H. F. Science 2008, 321, 1795
39. Rothemund, P. W. K. Nature 2006, 440, 297
40. Winfree, E.; Liu, F.; Wenzler, L. A.; Seeman, N. C. Nature 1998, 394, 539
41. Sharma, J.; Chhabra, R.; Cheng, A.; Brownell, J.; Liu, Y.; Yan, H. Science 2009, 323, 112
42. Hung, A. M.; Micheel, C. M.; Bozano, L. D.; Osterbur, L. W.; Wallraff, G. M.; Cha, J. N. Nat. Nanotechnol. 2010, 5, 121
43. Zheng, J.; Constantinou, P. E.; Micheel, C.; Alivisatos, A. P.; Kiehl, R. A.; Seeman, N. C. Nano Lett. 2006, 6, 1502
44. Sharma, J.; Ke, Y.; Lin, C.; Chhabra, R.; Wang, Q.; Nangreave, J.; Liu, Y.; Yan, H. Angew. Chem., Int. Ed. 2008, 47, 5157
45. Deng, Z.; Samanta, A.; Nangreave, J.; Yan, H.; Liu, Y. J. Am. Chem. Soc. 2012, 134, 17424
46. Maune, H. T.; Han, S.-p.; Barish, R. D.; Bockrath, M.; Goddard, W. A., III; Rothemund, P. W. K.; Winfree, E. Nat. Nanotechnol. 2010, 5, 61
47. Yan, H.; Park, S. H.; Finkelstein, G.; Reif, J. H.; LaBean, T. H. Science 2003, 30, 1882
48. Rinker, S.; Ke, Y.; Liu, Y.; Chhabra, R.; Yan, H. Nat. Nanotechnol. 2008, 3, 418
49. Stephanopoulos, N.; Liu, M.; Tong, G. J.; Li, Z.; Liu, Y.; Yan, H.; Francis, M. B. Nano Lett. 2010, 10, 2714
50. Voigt, N. V.; Tørring, T.; Rotaru, A.; Jacobsen, M. F.; Ravnsbæk, J. B.; Subramani, R.; Mamdouh, W.; Kjems, J.; Mokhir, A.; Besenbacher, F.; Gothelf, K. V. Nat. Nanotechnol. 2010, 5, 200
51. Liu, H.; Tørring, T.; Dong, M.; Rosen, C. B.; Besenbacher, F.; Gothelf, K. V. J. Am. Chem. Soc. 2010, 132, 18054
52. Pinheiro, A. V.; Han, D.; Shih, W. M.; Yan, H. Nat. Nanotechnol. 2011, 6, 763
53. Yan, H.; Yang, X.; Shen, Z.; Seeman, N. C. Nature 2002, 415, 62
54. Zheng, J.; Birktoft, J. J.; Chen, Y.; Wang, T.; Sha, R.; Constantinou, P. E.; Ginell, S. L.; Mao, C.; Seeman, N. C. Nature 2009, 461, 74
55. Dutta, P. K.; Varghese, R.; Nangreave, J.; Lin, S.; Yan, H.; Liu, Y. J. Am. Chem. Soc. 2011, 133, 11985
56. Albinsson, B.; Hannestad, J. K.; Börjesson, K. Coord. Chem. Rev. 2012, 256, 2399
57. Tong, A. K.; Jockusch, S.; Li, Z. M.; Zhu, H. R.; Akins, D. L.; Turro, N. J.; Ju, J. Y. J. Am. Chem. Soc. 2001, 123, 12923
58. Hannestad, J. K.; Sandin, P.; Albinsson, B. J. Am. Chem. Soc. 2008, 130, 15889
59. Stein, I. H.; Steinhauer, C.; Tinnefeld, P. J. Am. Chem. Soc. 2011, 133, 4193
60. Börjesson, K.; Tumpane, J.; Ljungdahl, T.; Wilhelmsson, L. M.; Nordén, B.; Brown, T.; Mårtensson, J.; Albinsson, B. J. Am. Chem. Soc. 2009, 131, 2831
61. Garo, F.; Häner, R. Angew. Chem., Int. Ed. 2012, 51, 916
62. Kumar, C. V.; Duff, M. R., Jr. J. Am. Chem. Soc. 2009, 131, 16024
63. Probst, M.; Langenegger, S. M.; Häner, R. Chem. Commun. 2014, 50, 159
64. Woller, J. G.; Hannestad, J. K.; Albinsson, B. J. Am. Chem. Soc. 2013, 135, 2759
65. Woller, J. G.; Borjesson, K.; Albinsson, B. Biophys. J. 2011, 100, 137
66. Woller, J. G.; Hannestad, J. K.; Albinsson, B. J. Am. Chem. Soc. 2013, 135, 2759
67. Milano, F.; Tangorra, R. R.; Omar, O. H.; Ragni, R.; Operamolla, A.; Agostiano, A.; Farinola, G. M.; Trotta, M. Angew. Chem., Int. Ed. 2012, 51, 11019
68. Dutta, P. K.; Lin, S.; Loskutov, A.; Levenberg, S.; Jun, D.; Saer, R.; Beatty, J. T.; Liu, Y.; Yan, H.; Woodbury, N. W. J. Am. Chem. Soc. 2014, 136, 4599
69. Koepke, J.; Krammer, E. M.; Klingen, A. R.; Sebban, P.; Ullmann, G. M.; Fritzsch, G. J. Mol. Biol. 2007, 371, 396
70. Allen, J. P.; Feher, G.; Yeates, T. O.; Komiya, H.; Rees, D. C. Proc. Natl. Acad. Sci. U. S. A. 1987, 84, 6162
71. Feher, G.; Allen, J. P.; Okamura, M. Y.; Rees, D. C. Nature 1989, 339, 111
72. Jones, M. R. Prog. Lipid Res. 2007, 46, 56
73. Kirmaier, C.; Holten, D. Photosynth. Res. 1987, 13, 225
74. Woodbury, N. W.; Allen, J. P. The Pathway, Kinetics and Thermodynamics of Electron Transfer in the Reaction Centers of Purple Nonsulfer Bacteria. In Anoxygenic Photosynthetic Bacteria; Blankenship, R. E.; Madigan, M.; Bauer, C. E., Eds.; Kluwer Academic Publishers: Dordrecht, The Netherlands, 1995; p 527.
75. Kirmaier, C.; Laporte, L.; Schenck, C. C.; Holten, D. J. Phys. Chem. 1995, 99, 8903
76. Zinth, W.; Wachtveitl, J. ChemPhysChem 2005, 6, 871
77. Parson, W. W.; Warchel, A. Mechanism of Charge Separation in Purple Bacterial Reaction Centers. In The Purple Phototrophic Bacteria; Hunter, C. N.; Daldal, F.; Thurnauer, M. C.; Beatty, J. T., Eds.; Springer: Dordrecht, The Netherlands, 2009; p 355.
78. Mahmoudzadeh, A.; Saer, R.; Jun, D.; Mirvakili, S. M.; Takshi, A.; Iranpour, B.; Ouellet, E.; Lagally, E. T.; Madden, J. D. W.; Beatty, J. T. Smart Mater. Struct. 2011, 20 (9) 094019
79. Okamura, M. Y.; Feher, G. Annu. Rev. Biochem. 1992, 61, 861
80. Spinazzi1, M.; Casarin, A.; Pertegato, V.; Salviati, L.; Angelini, C. Nat. Protoc. 2012, 7, 1235
81. Gerencsér, L.; Laczkó, G.; Maróti, P. Biochemistry 1999, 38, 16866