Two-photon and fluorescence spectroscopy and the effect of environment on the photochemical properties of peridinin in solution and in the peridinin-chlorophyll-protein from amphidinium carterae

Journal of Physical Chemistry A

Volumn 107, Issue 40, 2003, Pages 8052-8066

  Shima, Sumie ^a   Ilagan, Robielyn P ^a   Gillespie, Nathan ^a   Sommer, Brandi J ^a   Hiller, Roger G ^b   Sharples, Frank P ^b   Frank, Harry A ^a   Birge, Robert R ^a  

^a UNIVERSITY OF CONNECTICUT   (United States)

^b MACQUARIE UNIVERSITY   (Australia)

Author keywords

[No Author keywords available]

Indexed keywords

CHARGE TRANSFER; CHLOROPHYLL; CHROMOPHORES; EXCITONS; FLUORESCENCE; GROUND STATE; LIGHT POLARIZATION; PHOTOCHEMICAL REACTIONS; PHOTONS; QUANTUM THEORY; SOLUTIONS;

AMPHIDINIUM CARTERAE; BLUE SHIFTED SPECTRA; DIPOLAR COUPLING; HEXANE; PERIDININ; POLAR SOLVENT;

PROTEINS;

EID: 84961979081     PISSN: 10895639     EISSN: None     Source Type: Journal    
DOI: 10.1021/jp022648z     Document Type: Article

References (78)

1. Blankenship, R. E.; Madigan, M. T.; Bauer, C. E. Anoxygenic photosynthetic, bacteria; Kluwer Academic Publishers: Dordrecht, The Netherlands, 1995; Vol. 2.
2. Song, P.-S.; Koka, P.; Prézelin, B. B.; Haxo, F. T. Biochemistry 1976, 15, 4422-4427.
3. Koka, P.; Song, P.-S. Biochim. Biophys. Acta 1977, 495, 220-231.
4. Mimuro, M.; Nagashima, U.; Nagaoka, S.; Nishimura, Y.; Takaichi, S.; Katoh, T.; Yamazaki, I. Chem. Phys. Lett. 1992, 191, 219-224.
5. Mimuro, M.; Nishimura, Y.; Takaichi, S.; Yamano, Y.; Ito, M.; Nagaoka, S.; Yamazaki, I.; Katoh, T.; Nagashima, U. Chem. Phys. Lett. 1993, 213, 576-580.
6. Ogata, T.; Kodama, M.; Nomura, S.; Kobayashi, M.; Nozawa, T.; Katoh, T.; Mimuro, M. FEBS Lett. 1994, 356, 367-371.
7. McDermott, G.; Prince, S. M.; Freer, A. A.; Hawthornthwaite-Lawless, A. M.; Papiz, M. Z.; Cogdell, R. J.; Isaacs, N. W. Nature (London) 1995, 374, 517-521.
8. Koepke, J.; Hu, X.; Schulten, K.; Michel, H. Structure 1996, 4, 581-597.
9. Kühlbrandt, W.; Wang, D. N.; Fujiyoshi, Y. Nature 1994, 367, 614-621.
10. Matthews, B. W.; Fenna, R. E.; Bolognesi, M. C.; Schmid, M. F.; Olsen, J. M. J. Mol. Biol. 1979, 181, 259-285.
11. Hiller, R. G. Carotenoids as components of the light-harvesting proteins of eukaryotic algae. In The Photochemistry of Carotenoids; Frank, H. A., Young, A. J., Britton, G., Cogdell, R. J., Eds.; Kluwer Academic: Dordrecht, The Netherlands, 1999; Vol. 8, pp. 81-98.
12. Hiller, R. G.; Crossley, L. G.; Wrench, P. M.; Santucci, N.; Hofmann, E. Mol. Genet. Genomics 2001, 266, 254-259.
13. Hofmann, E.; Wrench, P. M.; Sharples, F. P.; Hiller, R. G.; Welte, W.; Diederichs, K. Science 1996, 272, 1788-1791.
14. Bautista, J. A.; Hiller, R. G.; Sharples, F. P.; Gosztola, D.; Wasielewski, M.; Frank, H. A. J. Phys. Chem. A 1999, 103, 2267-2273.
15. Akimoto, S.; Takaichi, S.; Ogata, T.; Nishimura, Y.; Yamazaki, I.; Mimuro, M. Chem. Phys. Lett. 1996, 260, 147-152.
16. Carbonera, D.; Giacometti, G.; Agostini, G. Spectrochim. Acta 1995, 51A, 115-123.
17. Carbonera, D.; Giacometti, G.; Segre, U.; Angerhofer, A.; Gross, U. J. Phys. Chem. B 1999, 103, 6357-6362.
18. Krueger, B. P.; Lampoura, S. S.; van Stokkum, I. H. M.; Papagiannakis, E.; Salverda, J. M.; Gradinaru, C. C.; Rutkauskas, D.; Hiller, R. G.; van Grondelle, R. Biophys. J. 2001, 80, 2843-2855.
19. Ritz, T.; Damjanovic, A.; Schulten, K.; Zhang, J.-P.; Koyama, Y. Photosynth. Res. 2001, 66, 125-144.
20. Zigmantas, D.; Polivka, T.; Hiller, R. G.; Yartsev, A.; Sundström, V. J. Phys. Chem. A 2001, 105, 10296-10306.
21. Damjanovic, A.; Ritz T.; Schulten, K. Biophys. J. 2000, 79, 1695-1705.
22. Kleima, F. J.; Hofmann, E.; Gobets, B.; Van Stokkum, I. H. M.; Van Grondelle, R.; Van Amerongen, H. Peridinin chlorophyll protein: Structure and dynamics related. Photosynthesis: Mechanisms and Effects; Budapest, Hungary, 1998.
23. Kleima, F. J.; Wendling, M.; Hofmann, E.; Peterman, E. J. G.; van Grondelle, R.; van Amerongen, H. Biochemistry 2000, 39, 5184-5195.
24. Kleima, F. J.; Hofmann, E.; Gobets, B.; Van Stokkum, I. H. M.; Van Grondelle, R.; Diederichs, K.; Van Amerongen, H. Biophys. J. 2000, 78, 344-353.
25. Carbonera, D.; Giancometti, G.; Segre, U. Carotenoid interactions in peridinin-chlorophyll proteins from dinoflagellates: evidence for optical excitons and triplet migration. Photosynthesis: from Light to Biosphere; Montpellier, France, 1995.
26. Osaka, A.; Kume, T. Tetrahedron Lett. 1998, 39, 655-658.
27. Pilch, M.; Pawlikowski, M. J. Chem. Soc., Faraday Trans. 1998, 94, 227-232.
28. Iglesias-Prieto, R.; Trench, R. K. J. Plant Physiol. 1996, 149, 519-516.
29. Bautista, J. A.; Connors, R. E.; Raju, B. B.; Hiller, R. G.; Sharples, F. P.; Gosztola, D.; Wasielewski, M. R.; Frank, H. A. J. Phys. Chem. B 1999, 103, 8751-8758.
30. Frank, H. A.; Bautista, J. A.; Josue, J.; Pendon, Z.; Hiller, R. G.; Sharples, F. P.; Gosztola, D.; Wasielewski, M. R. J. Phys. Chem. B 2000, 104, 4569-4577.
31. Hudson, B.; Kohler, B. Annu. Rev. Phys. Chem. 1974, 25, 437-460.
32. Birge, R. R.; Schulten, K.; Karplus, M. Chem. Phys. Lett. 1975, 31, 451-454.
33. Birge, R. R. Annu. Rev. Biophys. Bioeng. 1981, 10, 315-324.
34. Birge, R.; Pierce, B. J. Chem. Phys. 1979, 70, 165-167.
35. Birge, R. R. Acc. Chem. Res. 1986, 19, 138-146.
36. Frank, H. A.; Chynwat, V.; Desamero, R. Z. B.; Farhoosh, R.; Erickson, J.; Bautista, J. Pure Appl. Chem. 1997, 69, 2117-2124.
37. Sashima, T.; Koyama, Y.; Yamada, T.; Hashimoto, H. J. Phys. Chem. B 2000, 104, 5011-5019.
38. Sashima, T.; Nagae, H.; Kuku, M.; Koyama, Y. Chem. Phys. Lett. 1999, 299, 187-194.
39. Sashima, T.; Shiba, M.; Hashimoto, H.; Nagae, H.; Koyama, Y. Chem. Phys. Lett. 1998, 290, 36-42.
40. Koyama, Y.; Fujii, R. Cis-trans carotenoids in photosynthesis: Configurations, excited-state properties and physiological functions. In The Photochemistry of Carotenoids, Frank, H. A., Young, A. J., Britton, G., Cogdell, R. J. Eds.; Kluwer Academic Publishers: Dordrecht, The Netherlands, 1999; Vol. 8, pp 161-188.
41. Goodwin, T. W. In Chemistry and Biochemistry of Plant Pigments; Goodwin, T. W., Ed.; Academic Press: New York, 1976; Vol. 1, p 228.
42. Liaaen-Jensen, S. In Carotenoids; Britton, G., Liaaen-Jensen, S., Pfander, H., Eds.; Birkhäuser Verlag: Berlin, 1998; Vol. 3, p 217.
43. Johansen, J. E.; Svec, W. A.; Liaaen-Jensen, S.; Haxo, F. T. Phytochemistry 1974, 12, 2261.
44. Liaaen-Jensen, S. In Carotenoids; Isler, O., Gutmann, H., Solms, U., Eds.; Birkhäuser Verlag: Basel, 1971; p 163.
45. Mimuro, M.; Nagashima, U.; Takaichi, S.; Nishimura, Y.; Yamazaka, I.; Katoh, T. Biochim. Biophys. Acta 1992, 1098, 271-274.
46. DeCoster, B.; Christensen, R. L.; Gebhard, R.; Lugtenburg, J.; Farhoosh, R.; Frank, H. A. Biochim. Biophys. Acta 1992, 1102, 107-114.
47. Zigmantas, D.; Hiller, R. G.; Sundstroem, V.; Polivka, T. Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 2002, in press.
48. Zigmantas, D.; Hiller, R. G.; Yartsev, A.; Sundstroem, V.; Polivka, T. J. Phys. Chem. B 2002, in press.
49. Zimmermann, J.; Linden, P. A.; Vaswani, H. M.; Hiller, R. G.; Fleming, G. R. J. Phys. Chem. B 2002, 106, 9418-9423.
50. Sharples, F. P.; Wrench, P. M.; Ou, K.; Hiller, R. G. Biochim. Biophys. Acta 1996, 1276, 117-123.
51. Martinson, T. A.; Plumley, G. F. Anal. Biochem. 1995, 228, 123.
52. Frisch, M. J.; Trucks, G. W.; Schlegel, H. B.; Scuseria, G. E.; Robb, M. A.; Cheeseman, J. R.; Zakrzewski, V. G.; Montgomery, J. A., Jr.; Stratmann, R. E.; Burant, J. C.; Dapprich, S.; Millam, J. M.; Daniels, A. D.; Kudin, K. N.; Strain, M. C.; Farkas, O.; Tomasi, J.; Barone, V.; Cossi, M.; Cammi, R.; Mennucci, B.; Pomelli, C.; Adamo, C.; Clifford, S.; Ochterski, J.; Petersson, G. A.; Ayala, P. Y.; Cui, Q.; Morokuma, K.; Malick, D. K.; Rabuck, A. D.; Raghavachari, K.; Foresman, J. B.; Cioslowski, J.; Ortiz, J. V.; Stefanov, B. B.; Liu, G.; Liashenko, A.; Piskorz, P.; Komaromi, I.; Gomperts, R.; Martin, R. L.; Fox, D. J.; Keith, T.; Al-Laham, M. A.; Peng, C. Y.; Nanayakkara, A.; Gonzalez, C.; Challacombe, M.; Gill, P. M. W.; Johnson, B. G.; Chen, W.; Wong, M. W.; Andres, J. L.; Head-Gordon, M.; Replogle, E. S.; Pople, J. A. Gaussian 98, revision A.9; Gaussian, Inc.: Pittsburgh, PA, 1998.
53. Martin, C. H.; Birge, R. R. J. Phys. Chem. A 1998, 102, 852-860.
54. Hudson, B. S.; Birge, R. R. J. Phys. Chem. A 1999, 103, 2274-2281.
55. Birge, R. R.; Zgierski, M. Z.; Serrano-Andres, L.; Hudson, B. S. J. Phys. Chem. A 1999, 103, 2251-2255.
56. Dolan, P. M.; Miller, D.; Cogdell, R. J.; Birge, R. R.; Frank, H. A. J. Phys. Chem. B 2001, 105, 12134-12142.
57. Kusnetzow, A.; Singh, D. L.; Martin, C. H.; Barani, I.; Birge, R. R. Biophys. J. 1999, 76, 2370-2389.
58. Stuart, J. A.; Vought, B. W.; Zhang, C. F.; Birge, R. R. Biospectroscopy 1995, 1, 9-28.
59. Tallent, J. R.; Birge, J. R.; Zhang, C. F.; Wenderholm, E.; Birge, R. R. Photochem. Photobiol. 1992, 56, 935-952.
60. Tallent, J. R.; Hyde, E. Q.; Findsen, L. A.; Fox, G. C.; Birge, R. R. J. Am. Chem. Soc. 1992, 114, 1581-1592.
61. Barlow, R.; Birge, R.; Kaplan, E.; Tallent, J. Nature 1993, 366, 64-66.
62. Masthay, M. B.; Findsen, L. A.; Pierce, B. M.; Bocian, D. F.; Lindsey, J. S.; Birge, R. R. J. Chem. Phys. 1986, 84, 3901-3915.
63. Mortensen, O. S.; Svendsen, E. N. J. Chem. Phys. 1981, 74, 3185-3189.
64. Klamt, A; Shuurmann, G. Perkin Trans. 1993, 799-812.
65. Miertus, S.; Scrocco, E.; Tomasi, J. Chem. Phys. 1981, 55, 117-129.
66. Miertus, S.; Tomasi, J. Chem. Phys. 1982, 65, 239-245.
67. Birge, R. R. One-photon and two-photon excitation spectroscopy. In Ultrasensitive laser spectroscopy; Kliger, D. S., Ed.; Academic Press: New York, 1993; pp 109-174.
68. Birge, R. R.; Zhang, C. F. J. Chem. Phys. 1990, 92, 7178-7195.
69. Monson, P. R.; McClain, W. M. J. Chem. Phys. 1970, 53, 29-37.
70. Bennett, J. A.; Birge, R. R. J. Chem. Phys. 1980, 73, 4234-4246.
71. Birge, R. R.; Bennett, J. A.; Pierce, B. M.; Thomas, T. M. J. Am. Chem. Soc. 1978, 100, 1533-1539.
72. Pierce, B. M.; Bennett, J. A.; Birge, R. R. J. Chem. Phys. 1982, 77, 6343.
73. Dick, B.; Hohlneicher, G. J. Chem. Phys. 1982, 76, 5755-5760.
74. Birge, R. R.; Zhang, C. F. J. Chem. Phys. 1990, 92, 7178-7195.
75. Ren, L.; Martin, C. H.; Wise, K. J.; Gillespie, N. B.; Luecke, H.; Lanyi, J. K.; Spudich, J. L.; Birge, R. R. Biochemistry 2001, 40, 13906-13914.
76. Cis-trans isomeric carotenoids, vitamin A, and arylpolyenes; Zechmeister, L., Ed.; Academic Press: New York, 1962.
77. Honig, B.; Dinur, U.; Birge, R. R.; Ebrey, T. G. J. Am. Chem. Soc. 1980, 102, 488-494.
78. McRae, E. G. J. Phys. Chem. 1957, 61, 562-572.