Mechanisms of Ligand Recognition in Myoglobin

Chemical Reviews

Volumn 94, Issue 3, 1994, Pages 699-714

  Springer, Barry A ^a   Sligar, Stephen G ^b   Olson, John S ^c   Phillips, George N ^c  

^a DUPONT COMPANY   (United States)

^b UNIVERSITY OF ILLINOIS AT URBANA CHAMPAIGN   (United States)

^c RICE UNIVERSITY   (United States)

Author keywords

[No Author keywords available]

Indexed keywords

EID: 0001306148     PISSN: 00092665     EISSN: 15206890     Source Type: Journal    
DOI: 10.1021/cr00027a007     Document Type: Article

References (116)

1. Perutz, M. F. Annu. Rev. Biochem. 1979, 48, 327-386.
2. Perutz, M. F.; Fermi, G.; Luisi, B.; Shaanan, B.; Liddington, R. C. Acc. Chem. Res. 1987, 20, 309-321.
3. Perutz, M. F. Annu. Rev. Physiol. 1990, 52, 1-25.
4. Perutz, M. F. Trends Biochem. Sci. 1989, 14, 42-44.
5. Kendrew, J. C.; Dickerson, R. E.; Strandberg, B. E.; Hart, R. G.; Davis, D. R.; Phillips, D. C.; Shore, V. C. Nature 1960, 185, 422-427.
6. Perutz, M. F.; Rossman, M. G.; Cullis, A. F.; Muirhead, H.; Will, G.; North, A. C. T. Nature 1960, 185, 416-422.
7. Gibson, Q. H. Biochem. J. 1959, 71, 193.
8. Antonini, E.; Brunori, M. Hemoglobin and Myoglobin in Their Reactions with Ligands; Elsevier Science Publishers B.V.; Amsterdam, 1971.
9. Collman, J. P.; Brauman, J. I.; Iveson, B. L.; Sessler, J. L.; Morris, R. M.; Gibson, Q. H. J. Am. Chem. Soc. 1983, 105, 3052-3064.
10. Lavalette, D.; Tetreau, C.; Mispelter, J.; Momenteau, M.; Lhoste, J.-M. Eur. J. Biochem. 1984, 145, 555-565.
11. Traylor, T. G.; Koga, N.; Deardurff, L. A.; Swepston, P. N.; Ibers, J. A. J. Am. Chem. Soc. 1984, 106, 5132-5143.
12. Traylor, T. G.; Tsuchiya, S.; Campbell, D.; Mitchell, M.; Stynes, D.; Koga, N. J. Am. Chem. Soc. 1985, 107, 604-614.
13. Traylor, T. G.; Koga, N.; Deardurff, L. A. J. Am. Chem. Soc. 1985, 107, 6504-6510.
14. Springer, B.A.;Egeberg, K. D.; Sligar, S. G.; Rohlfs, R. J.; Mathews, A. J.; Olson, J. S. J. Biol. Chem. 1989, 264, 3057-3060.
15. Collman, J. P.; Brauman, J. I.; Halbert, T. R.; Suslick, K. S. Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 1976, 73, 3333-3337.
16. Marks, G. S.; Brien, J. F.; Nakatsu, K.; McLaughlin, B. E. Trends Pharmacol. Sci. 1991, 12, 185-188.
17. Vandegriff, K. D.; Olson, J. S. J. Biol. Chem. 1984, 259, 12619- 12627.
18. Lemon, D. D.; Nair, P. K.; Boland, E. J.; Olson, J. S.; Hellmuns, J. D. J. Appl. Physiol. 1987, 62, 798-806.
19. Finzel, B. C.; Poulos, T. L.; Kraut, J. J. Biol. Chem. 1984, 259, 13027-13036.
20. Perutz, M. F. Nature 1970, 228, 726-739.
21. Bunn, H. F.; Forget, B. G. In Hemoglobin: Molecular, Genetic, and Clinical Aspects; W. B. Saunders Co.: Philadelphia, PA, 1986; pp 634-662.
22. Hargrove, M. S.; Singleton, E. W.; Quillin, M. L.; Ortiz, L. A.; Phillips, G. N., Jr.; Olson, J. S.; Mathews, A. J. J. Biol. Chem. 1994, 269, 4207-4214.
23. Peng, S.-M.; Ibers, J. A. J. Am. Chem. Soc. 1976, 98, 8032-8036.
24. Ray, G. B.; Li, X.-Y.; Ibers, J. A.; Sessler, J. L.; Spiro, T. G. J. Am. Chem. Soc. 1994, in press.
25. Kuriyan, J.; Wilz, S.; Karplus, M.; Petsko, G. A. J. Mol. Biol. 1986, 192, 133-154.
26. Stryer, L. Biochemistry; Freeman: New York, 1988; pp 148-150.
27. Pauling, L. Nature 1964, 203, 182-183.
28. Phillips, S. E.; Schoenborn, B. P. Nature 1981, 292, 81-82.
29. Hanson, J. C.; Schoenborn, B. P. J. Mol. Biol. 1981, 153, 117-146.
30. Yonetani, T.; Yamamoto, H.; Iizuka, T. J. Biol. Chem. 1974, 249, 2168-2174.
31. Kitagawa, T.; Ondrias, M. R.; Rousseau, D. L.; Ikeda-Saito, M.; Yonetani, T. Nature 1982, 298, 869-871.
32. Suslick, K. S.; Fox, M. M.; Reinert, T. J. J. Am. Chem. Soc. 1984, 106, 4522-4525.
33. Nagai, K.; Thogersen, H. C. Nature 1984, 309, 810-812.
34. Varadarajan, R.; Szabo, A.; Boxer, S. Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 1985, 82, 5681-5684.
35. Springer, B. A.; Sligar, S. G. Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 1987, 84, 8961-8965.
36. Dodson, G.; Hubbard, E.; Oldfield, T. J.; Smerdon, S. J.; Wilkinson, A. J. Protein Eng. 1988, 2, 233-237.
37. Gerothanassis, I. P.; Momenteau, M.; Hawkes, G. E.; Barrie, P. J. J. Am. Chem. Soc. 1993, 115, 9796-9797
38. Huber, R.; Epp, O.; Formanek, H. J. Mol. Biol. 1970, 52, 349-354.
39. Padlan, E.; Love, W. J. Biol. Chem. 1974, 249, 4067-4078.
40. Norvell, J. C.; Nunes, A. C.; Schoenborn, B. P. Science 1975, 190, 568-569.
41. Heidner, E. J.; Ladner, R. C.; Perutz, M. F. J. Mol. Biol. 1976, 104, 707-722.
42. Quillin, M. L.; Arduini, R. M.; Olson, J. S.; Phillips, G. N., Jr. J. Mol. Biol. 1993, 234, 140-155.
43. Kim, K.; Ibers, J. A. J. Am. Chem. Soc. 1991, 113, 6077-6081.
44. Kim, K.; Fettinger, J.; Sessler, J. L.; Cyr, M.; Hugdahl, J.; Collman, J. P.; Ibers, J. A. J. Am. Chem. Soc. 1989, 111, 403-405.
45. Ormos, P.; Braunstein, D.; Frauenfelder, H.; Hong, M. K.; Lin, S. -L.; Sauke, T. B.; Young, R. D. Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 1988, 85, 8492-8496
46. Moore, J. N.; Hansen, P. A.; Hochstrasser, R. M. Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 1988, 85, 5062-5066.
47. Locke, B.; Lian, T.; Hochstrasser, R. M. Chem. Phys. 1991, 158, 409-419.
48. Lian, T.; Locke, B.; Kitagawa, T.; Nagai, M.; Hochstrasser, R. M. Biochemistry 1993, 32, 5809-5814.
49. Egeberg, K. D.; Springer, B. A.; Sligar, S. G.; Carver, T. E.; Rohlfs, R. J.; Olson, J. S. J. Biol. Chem. 1990, 265, 11788-11795.
50. Li, T.; Quillin, M. L.; Phillips, G. N., Jr.; Olson, J. S. Biochemistry 1994, 33, 1433-1446.
51. Tucker, P. W.; Phillips, S. E. V.; Perutz, M. F.; Houtchens, R.; Caughey, W. S. Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 1978, 75, 1076-1080.
52. Rohlfs, R. J.; Mathews, A. J.; Carver, T. E.; Olson, J. S.; Springer, B. A.; Egeberg, K. D.; Sligar, S. G. J. Biol. Chem. 1990, 265, 3168- 3176.
53. Carver, T. E.; Brantley, R. E., Jr.; Singleton, E. W.; Arduini, R. M.; Quillin, M. L.; Phillips, G. N., Jr.; Olson, J. S. J. Biol. Chem. 1992, 267, 14443-14450.
54. Braunstein, D.; Ansari, A.; Berendzen, J.; Cowen, B. R.; Egeberg, K. D.; Frauenfelder, H.; Hong, M. K.; Ormos, P.; Sauke, T. B.; Scholl, R.; Schulte, A.; Sligar, S. G.; Springer, B. A.; Steinbach, P. J.; Young, R. D. Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 1988, 85, 8497-8501.
55. Braunstein, D.; Chu, K.; Egeberg, K. D.; Frauenfelder, H.; Morant, J. R.; Ormos, P.; Sligar, S. G.; Springer, B. A.; Young, R. D. Biophys. J. 1993, 65, 2447-2454.
56. Li, X.-Y.; Spiro, T. G. J. Am. Chem. Soc. 1988, 110, 6024-6033.
57. Doster, W.; Beece, D.; Browne, S. F.; Dilorio, E. E.; Eisenstein, L.; Frauenfelder, H.; Reinisch, L.; Shyamsunder, E.; Winterhalter, K. H. ; Yue, K. T. Biochemistry 1982, 21, 4831-4839.
58. Gibson, Q. H.; Olson, J. S.; McKinnie, R. E.; Rohlfs, R. J. J. Biol. Chem. 1986, 261, 10228-10239.
59. Jongeward, K. A.; Madge, D.; Taube, D. J.; Marsters, J. C.; Traylor, T. G.; Sharma, V. S. J. Am. Chem. Soc. 1988, 110, 380-387.
60. Carver, T. E.; Rohlfs, R. J.; Olson, J. S.; Gibson, Q. H.; Blackmore, R. S.; Springer, B. A.; Sligar, S. G. J. Biol. Chem. 1990, 265, 20007- 20020.
61. McKinnie, R. E.; Olson, J. S. J. Biol. Chem. 1981, 256, 8928-8932.
62. Robinson, C. R.; Sligar, S. G. J. Mol. Biol. 1993, 234, 302-306.
63. Deprez, E.; Hoa, G. H. B.; Di Primo, C.; Douzou, P.; Sligar, S. G. J. Biol. Chem. 1994.
64. Giacometti, G. M.; Brunori, M.; Antonini, E.; Dilorio, E. E.; Wittenhalter, K. H. J. Biol. Chem. 1980, 255, 6160-6165.
65. Morikis, D.; Champion, P. M.; Springer, B. A.; Egeberg, K. D.; Sligar, S. G. J. Biol. Chem. 1990, 265, 12143-12145.
66. Ikeda-Saito, M.; Hori, H.; Andersson, L. A.; Prince, R. C.; Pickering, I. J.; George, G. N.; Sanders, C. R., II; Lutz, R. S.; McKelvey, E. J. ; Mattera, R. J. Biol. Chem. 1992, 267, 22843-22852.
67. Bolognesi, M.; Onesti, S.; Gatti, G.; Coda, A.; Ascenzi, P.; Brunori, M. J. Mol. Biol. 1989, 158, 529-544.
68. Phillips, S. E. V. J. Mol. Biol. 1980, 142, 531-554.
69. Uno, T.; Nishimura, Y.; Tsuboi, M.; Makino, R.; Iizuka, T.; Ishimura, Y. J. Biol. Chem. 1987, 262, 4549-4556.
70. Nagai, M.; Yoneyama, Y.; Kitagawa, T. Biochemistry 1991, 30, 6495-6503.
71. Oldfield, T. J.; Smerdon, S. J.; Dauter, Z.; Petratos, K.; Wilson, K. S. ; Wilkinson, A. J. Biochemistry 1992, 31, 8732-8739.
72. Park, K. D.; Guo, K.; Adebodun, F.; Chiu, M. L.; Sligar, S. G.; Oldfield, E. Biochemistry 1991, 30, 2333-2347.
73. Balasubramanian, S.; Lambright, D.; Boxer, S. Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 1993, 90, 4718-4722.
74. Cameron, A. D.; Smerdon, S. J.; Wilkinson, A. J.; Habash, J.; Helliwell, J. R.; Li, T.; Olson, J. S. Biochemistry 1993, 32, 13061- 13070.
75. Caughey, W. S.; Shimada, H.; Miles, G. C.; Tucker, M. P. Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 1981, 78, 2903-2907.
76. Morikis, D.; Champion, P. M.; Springer, B. A.; Sligar, S. G. Biochemistry 1989, 28, 4791-4800.
77. Sakan, Y.; Ogura, T.; Kitagawa, T.; Fraunfelter, F. A.; Mattera, R.; Ikeda-Saito, M. Biochemistry 1993, 32, 5815-5824.
78. Adachi, S.; Sunohara, N.; Ishimori, K.; Morishima, I. J. Biol. Chem. 1992, 267, 12614-12621.
79. Smerdon, S. J.; Dodson, G. G.; Wilkinson, A. J.; Gibson, Q. H.; Blackmore, R. S.; Carver, T. E.; Olson, J. S. Biochemistry 1991, 30, 6252-6260.
80. Lai, H.-H.; Li, T.; Lyons, D.; Singleton, E. W.; Phillips, G. N., Jr.; Olson, J. S. Manuscript in preparation, 1993.
81. Tian, W. D.; Sage, J. T.; Champion, P. M. J. Mol. Biol. 1993, 233, 155-166.
82. Quillin, M. L.; Brantley, J. R. E.; Johnson, K. S.; Olson, J. S.; Phillips, G. N., Jr. Biophys. J. 1992, 61, a466.
83. Shaanan, B. J. Mol. Biol. 1993, 171, 31-59.
84. Pauling, L.; Coryell, C. D. Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 1936, 22, 210-216.
85. Jameson, G. B.; Robinson, W. F.; Collman, J. P.; Sorrell, T. N. Inorg. Chem. 1978, 17, 858-864.
86. Jameson, G. B.; Molinaro, F. S.; Ibers, J. A.; Collman, J. P.; Brauman, J. I.; Rose, E.; Suslick, K. S. J. Am. Chem. Soc. 1980, 102, 3224- 3237.
87. Momenteau, M.; Lavalette, D. J. Chem. Soc., Chem. Commun. 1982, 341-343.
88. Mispelter, J.; Momenteau, M.; Lavalette, D.; Lhoste, J.-M. J. Am. Chem. Soc. 1983, 105, 5165-5166.
89. Gerothanassis, I. P.; Momenteau, M.; Loock, B. J. Am. Chem. Soc. 1989, 111, 7006-7012.
90. Chang, C. K.; Ward, B.; Young, R.; Kondylis, M. P. J. Macromol. Sci. Chem. 1988, A25, 1307-1326.
91. Wuenschell, G. E.; Tetreau, C.; Lavalette, D.; Reed, C. A. J. Am. Chem. Soc. 1992, 114, 3346-3355.
92. Bartnicki, D. E.; Mizukami, H.; Romero-Herrera, A. E. J. Biol. Chem. 1983, 258, 1599-1602.
93. Brantley, R. E., Jr.; Smerdon, S. J.; Wilkinson, A. J.; Singleton, E. W.; Olson, J. S. J. Biol. Chem. 1993, 268, 6995-7010.
94. Weiss, J. J. Nature 1964, 202, 83-84.
95. Shikama, K. Biochem. J. 1984, 223, 279-280.
96. Wallace, W. J.; Houtchens, R. A.; Maxwell, J. C.; Caughey, W. S. J. Biol. Chem. 1982, 257, 4966-4977.
97. Dickerson, L. D.; Sauer-Masarwa, A.; Herron, N.; Fendrick, C. M.; Busch, D. H. J. Am. Chem. Soc. 1993, 115, 3623-3626.
98. Nagai, K.; Luisi, B.; Shih, D.; Miyazaki, G.; Imai, K.; Poyart, C.; De Young, A.; Kwiatkowsky, L.; Noble, R. W.; Lin, S.-H.; Yu, N.-T. Nature 1987, 329, 858-860.
99. Mathews, A. J.; Rohlfs, R. J.; Olson, J. S.; Tame, J.; Renaud, J.-P.; Nagai, K. J. Biol. Chem. 1989, 264, 16573-16583.
100. Mathews, A. J.; Olson, J. S.; Renaud, J.-P.; Tame, J.; Nagai, K. J. Biol. Chem. 1991, 266, 21631-21639.
101. Tame, J.; Shih, D. T.-B.; Pagnier, J.; Fermi, G.; Nagai, K. J. Mol. Biol. 1991, 218, 761-767.
102. Fronticelli, C.; Brinigar, W. S.; Olson, J. S.; Bucci, E.; Gryczynski, Z.; O'Donnell, J. K.; Kowalczyk, J. Biochemistry 1993, 32, 1235-1242.
103. Dickerson, R. E.; Geiss, I. Hemoglobin, Structure, Function, Evolution, and Pathology; Benjamin Cummings Publishing Company Inc.: Menlo Park, CA, 1983.
104. Rajarathnam, K.; La Mar, G. N.; Chiu, M.; Sligar, S. G. J. Am. Chem. Soc. 1992, 114, 9048-9058.
105. Rajarathnam, K.; Qin, J.; La Mar, G. N.; Chiu, M. L.; Sligar, S. G. Biochemistry 1993, 32, 5670-5680.
106. Beck von Bodman, S.; Schuler, M.; Jollie, D.; Sligar, S. G. Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 1986, 83, 9443-9447.
107. Hoffman, S. J.; Looker, D. L.; Roehrich, J. M.; Cozart, P. E.; Durfee, S. L.; Tedesco, J. L.; Stetler, G. L. Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 1990, 87, 8521-8525.
108. Looker, D.; Abbott-Brown, D.; Cozart, P.; Durfee, S.; Hoffman, S.; Mathews, A. J.; Miller-Roehrich, J.; Schoemaker, S.; Trimble, S.; Fermi, G.; Komiyama, N. H.; Nagai, K.; Stetler, G. L. Nature 1992, 356, 258-260.
109. Hernan, R. A.; Hui, H. L.; Andracki, M. E.; Noble, R. W.; Sligar, S. G.; Walder, J. A.; Walder, R. Y. Biochemistry 1992, 31, 8619- 8628.
110. Olson, J. S. Methods Enzymol. 1981, 76, 631-651.
111. Quillin,M.L.;Brantley,J.R.E.;Johnson,K.A.;Olson,J.S.;Phillips, G. N., Jr. FASEB J. 1992, 6, 2687.
112. Dou, Y.; Frauenfelter, F. A.; Ikeda-Saito, M.; Andersson, L. A.; Sakan, Y.; Kitagawa, T.; Pikering, I. J.; George, G. N.; Li, T.; Olson, J. S.; Masuya, F.; Hori, H. Manuscript in Preparation, 1994.
113. Springer, B. A. Ph.D. Thesis, University of Illinois, Urbana, IL, 1989.
114. Quillin, M. L.; Li, T.; Olson, J. S.; Phillips, G. N., Jr.; Dou, Y.; Ikeda-Saito, M.; Regan, R.; Gibson, Q. H. Manuscript in preparation, 1994.
115. Phillips, G. N., Jr.; Arduini, R. M.; Springer, B. A.; Sligar, S. G. Proteins: Struct., Funct. Genet. 1990, 7, 358-365.
116. Kraulis, P. J. J. Appl. Crystallogr. 1991, 24, 946-950.