Periodicity in proton conduction along a H-bonded chain. Application to biomolecules

International Journal of Quantum Chemistry

Volumn 108, Issue 3, 2008, Pages 607-616

  Isaev, Alexander ^a   Kar, Tapas ^b   Scheiner, Steve ^b  

^a N D ZELINSKY INSTITUTE OF ORGANIC CHEMISTRY   (Russian Federation)

^b UTAH STATE UNIVERSITY   (United States)

Author keywords

Bridging water; Concerted; Proton transfer; Stepwise

Indexed keywords

BIOMOLECULES; COMPLEXATION; HYDROGEN BONDS; PROTON TRANSFER; QUANTUM CHEMISTRY; WAVE PROPAGATION;

CARBONIC ANHYDRASE; MOLECULAR COMPLEXES; PROTON CONDUCTION;

PROTON CONDUCTIVITY;

EID: 84962463484     PISSN: 00207608     EISSN: 1097461X     Source Type: Journal    
DOI: 10.1002/qua.21532     Document Type: Article

References (58)

1. Caldin, E. F.; Gold, V., Eds. Proton-Transfer Reactions; Chapman and Hall: London, 1975.
2. Wikström, K. Curr Opin Struct Biol 1998, 8, 480.
3. Hofacker, L.; Schulten, K. Proteins 1998, 30, 100.
4. Rastogi, V. K.; Girvin, M. E. Nature 1999, 402, 263.
5. Stowell, M. H. B.; McPhillips, T. M.; Rees, D.C.;Soltis, S. M.; Abresch, E.; Feher, G. Science 1997, 276, 812.
6. Dodgson, S. J.; Tashian, R. E.; Gross, G.; Carter, N. D. The Carbonic Anhydrases; Plenum Press: New York, 1991.
7. Shearer, G. L.; Kim, K.; Lee, K. M.; Wang, C. K.; Plapp, B. V. Biochemistry 1993, 32, 11186.
8. Akeson, M.; Deamer, D. W. Biophys J 1991, 60, 101.
9. (a) Oster, G.; Wang, H. Structure 1999, 7, R67;
10. (b) Schemer, S.; Duan, X. F. Biophys J 1991, 60, 874;
11. (c) Duan, X. F.; Scheiner, S. J Mol Struct 1992, 270, 173;
12. (d) Scheiner, S.; Wang, L. J. Am Chem Soc 1993, 115, 1958;
13. (e) Scheiner, S.; Yi, M. Y. J Phys Chem 1996, 100, 9235.
14. Nagle, J. F.; Morowitz, H. J. Proc Natl Acad Sci USA 1978, 75, 298.
15. Pomès, R.; Roux, B. Biophys J 1998, 75, 33.
16. Schmitt, U. W.; Voth, G. A. J Chem Phys 1999, 111, 9361.
17. Marx, D.; Tuckerman, M. E.; Hutter, J.; Parrinello, M. Nature 1999, 397, 601.
18. Decornez, H.; Drukker, K.; Hammes-Schiffer, S. J Phys Chem A 1999, 103, 2891.
19. Sham, Y. Y.; Muegge, I.; Warshel, A. Proteins 1999, 36, 484.
20. Iwata, S.; Ostermeier,C.;Ludwig, B.; Michel, H. Nature 1995, 376, 660.
21. Konstantinov, A. A.; Siletsky, S.; Mitchell, D.; Kaulen, A.; Gennis, R. B. Proc Natl Acad Sci USA 1997, 94, 9085.
22. Adelroth, P.; Sigurdson, H.; Hallen, S.; Brzezinski, P. Proc Natl Acad Sci USA 1996, 93, 12292.
23. Sagnella, D. E.; Tuckerman, M. E. J Chem Phys 1998, 108, 2073.
24. Vuillemier, R.; Borgis, D. J Chem Phys 1999, 111, 4251.
25. Schmitt, U. W.; Voth, G. A. J Phys Chem B 1998, 102, 5547.
26. Brewer, M. L.; Schmitt, U. W.; Voth, G. A. Biophys J 2001, 80, 1691.
27. Drukker, K.; de Leeuw, S.; Hammes-Schiffer, S. J Chem Phys 1998, 108, 6799.
28. Warshel, A. Computer Modelling of Chemical Reactions in Enzymes and Solutions. Wiley: New York, 1991.
29. Aquist, J.; Warshel, A. Chem Rev 1993, 93, 2523.
30. Mei, H. S.; Tuckerman, M. E.; Sagnella, D. E.; Klein, M. L. J Phys Chem B 1998, 102, 10446.
31. Geissler, P. L.; Dellago,C.;Chandler, D.; Hutter, J.; Parrinello, M. Science 2001, 291, 2121.
32. Sadeghi, R. R.; Cheng, H.-P. J Chem Phys 1999, 111, 2086.
33. Meuwly, M.; Karplus, M. J Chem Phys 2002, 116, 2572.
34. Sagnella, D. E.; Laasonen, K.; Klein, M. L. Biophys J 1996, 71, 1172.
35. Pomes, R.; Roux, B. Biophys J 2002, 82, 2304.
36. Smondyrev, A. M.; Voth, G. A. Biophys J 2003, 83, 1987.
37. Cleland, W. W. Methods Enzymol 1995, 249, 341.
38. Hirst, J.; Duff, J. L.C.;Jameson, G. N. L.; Kemper, M. A.; Burgess, B. K.; Armstrong, F. A. J Am Chem Soc 1998, 120, 7085.
39. Agarwal, P. K.; Webb, S. P.; Hammes-Schiffer, S. J Am Chem Soc 2000, 122, 4803.
40. Cui, Q.; Elstner, M.; Kaxiras, E.; Frauenheim, T.; Karplus, M. J Phys Chem B 2001, 105, 569.
41. Cui, Q.; Elstner, M.; Karplus, M. J Phys Chem B 2002, 106, 2721.
42. Isaev, A.; Scheiner, S. J Phys Chem B 2001, 105, 6420.
43. Isaev, A. N. Russ J Phys Chem 2007, 81, 924.
44. Isaev, A. N. Russ J Phys Chem 2005, 79, 1627.
45. Frisch, M. J.; Trucks, G. W.; Schlegel, H. B.; Scuseria, G. E.; Robb, M. A.; Cheeseman, J. R.; Montgomery, J. A., Jr.; Vreven, T.; Kudin, K. N.; Burant, J.C.;Millam, J. M.; Iyengar, S. S.; Tomasi, J.; Barone, V.; Mennucci, B.; Cossi, M.; Scalmani, G.; Rega, N.; Petersson, G. A.; Nakatsuji, H.; Hada, M.; Ehara, M.; Toyota, K.; Fukuda, R.; Hasegawa, J.; Ishida, M.; Nakajima, T.; Honda, Y.; Kitao, O.; Nakai, H.; Klene, M.; Li, X.; Knox, J. E.; Hratchian, H. P.; Cross, J. B.; Adamo,C.;Jaramillo, J.; Gomperts, R.; Stratmann, R. E.; Yazyev, O.; Austin, A. J.; Cammi, R.; Pomelli,C.;Ochterski, J. W.; Ayala, P. Y.; Morokuma, K.; Voth, G. A.; Salvador, P.; Dannenberg, J. J.; Zakrzewski, V. G.; Dapprich, S.; Daniels, A. D.; Strain, M.C.;Farkas, O.; Malick, D. K.; Rabuck, A. D.; Raghavachari, K.; Foresman, J. B.; Ortiz, J. V.; Cui, Q.; Baboul, A. G.; Clifford, S.; Cioslowski, J.; Stefanov, B. B.; Liu, G.; Liashenko, A.; Piskorz, P.; Komaromi, I.; Martin, R. L.; Fox, D. J.; Keith, T.; Al-Laham, M. A.; Peng, C. Y.; Nanayakkara, A.; Challacombe, M.; Gill, P. M. W.; Johnson, B.; Chen, W.; Wong, M. W.; Gonzalez,C.;Pople, J. A. Gaussian 03, Revision B. 03; Gaussian: Pittsburgh, PA, 2003.
46. Becke, A. D. J Chem Phys 1993, 98, 5648.
47. Lee,C.;Yang, W.; Parr, R. G. Phys Rev 1988, B 37, 785.
48. Latajka, Z.; Bouteiller, Y. J Chem Phys 1994, 101, 9793.
49. Kim, K.; Jordan, K. D. J Phys Chem 1994, 98, 10089.
50. Del Bene, J. E.; Person, W. B.; Szczepaniak, K. J Phys Chem 1995, 99, 10705.
51. Rablen, P. R.; Lockman, J. W.; Jorgensen, W. L. J Phys Chem A 1998, 102, 3782.
52. Pinto, L. H.; Dieckmann, G. R.; Gandhi, C. S.; Parworth, C. G.; Braman, J.; Shaughnessy, M. A.; Lear, R. A.; DeGrado, W. Proc Natl Acad Sci USA 1997, 94, 11301.
53. Mould, J. A.; Li, H.-C.; Dudlak, C. S.; Lear, J. D.; Pekosz, A.; Lamb, R. A.; Pinto, L. H. J Biol Chem 2000, 275, 8592.
54. Schweighofer, K. J.; Pohorille, A. Biophys J 2000, 78, 150.
55. Ziolek, M.; Kubicki, J.; Maciejewski, A.; Naskrecki, R.; Grabowska, A. Chem Phys Lett 2003, 369, 80.
56. (a) Miertus, S.; Scrocco, E.; Tomasi, J. J Chem Phys 1981, 55, 117-129;
57. (b) Miertus, S.; Tomasi, J. J Chem Phys 1982, 65, 239;
58. (c) Mennucci, B.; Tomasi, J. J Chem Phys 1997, 106, 5151.