Geminate rebinding and conformational dynamics of myoglobin embedded in a glass at room temperature

Journal of Physical Chemistry

Volumn 100, Issue 29, 1996, Pages 12008-12021

  Hagen, Stephen J ^a   Hofrichter, James ^a   Eaton, William A ^a  

^a NATIONAL INSTITUTES OF HEALTH   (United States)

Author keywords

[No Author keywords available]

Indexed keywords

CHEMICAL BONDS; GLASS; GLASS TRANSITION; MOLECULAR DYNAMICS; PHYSICAL CHEMISTRY; SOLVENTS; THERMAL EFFECTS; VISCOSITY;

CONFORMATIONAL DYNAMICS; ENTHALPY BARRIERS; GEMINATE REBINDING; MYOGLOBIN; SORET DIFFERENCE SPECTRUM;

PROTEINS;

EID: 0030197743     PISSN: 00223654     EISSN: None     Source Type: Journal    
DOI: 10.1021/jp960219t     Document Type: Article

References (64)

1. Greene, B. I.; Hochstrasser, R. M.; Weisman, R. B.; Eaton, W. A. Proc. Natl.. Acad. Sci. U.S.A. 1978, 75, 5255.
2. Chernoff, D. A.; Hochstrasser, R. M.; Steele, A. W. Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 1980, 77, 5606.
3. Austin, R. H.; Beeson, K. W.; Eisenstein, L.; Frauenfelder, H; Gunsalus, I. C. Biochemistry 1975, 14, 5355.
4. Steinbach, P. J.; Ansari, A.; Berendzen, J.; Braunstein, D.; Chu, K.; Cowen, B. R.; Ehrenstein, D.; Frauenfelder, H.; Johnson, J. B.; Lamb, D. C.; Luck, S.; Mourant, J. R.; Nienhaus, G. U.; Ormos, P.; Philipp, R.; Xie, Z.; Young, R. D. Biochemistry 1991, 30, 3988.
5. Tian, W. D.; Sage, J. T.; Srajer, V.; Champion, P. M. Phys. Rev. Lett. 1992, 68, 408.
6. Beece, D.; Eisenstein, L.; Frauenfelder, H.; Good, D.; Marden, M. C.; Reinisch, L.; Reynolds, A. H.; Sorensen, L. B.; Yue, K. T. Biochemistry 1980, 19, 5147.
7. Agmon, N.; Hopfield, J. J. J. Chem. Phys. 1983, 79, 2042.
8. Kuriyan, J.; Wilz, S.; Karplus, M.; Petsko, G. A. J. Mol. Biol. 1986, 192, 133.
9. Frauenfelder, H.; Sligar, S.; Wolynes, P. G. Science 1991, 254, 1598.
10. Ansari, A.; Jones, C. M.; Henry, E. R.; Hofrichter, J.; Eaton, W. A. Science 1992, 256, 1796.
11. Lambright, D. G.; Balasubramanian, S.; Boxer, S. G. Chem. Phys. 1991, 158, 249.
12. (a) Lim, M.; Jackson, T. A.; Anfinrud, P. A. Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 1993, 90, 5801.
13. (b) Jackson, T. A.; Lim, M.; Anfinrud, P. A. Chem. Phys. 1994, 180, 131.
14. Ansari, A.; Jones, C. M.; Henry, E. R.; Hofrichter, J.; Eaton, W. A. Biochemistry 1994, 33, 5128.
15. (a) Kramers, H. A. Physica 1940, 7, 284.
16. (b) Hänggi, P.; Talkner, P.; Borkovec, M. Rev. Mod. Phys. 1990, 62, 251.
17. (a) Jäckle, J. Rep. Prog. Phys. 1986, 49, 171.
18. (b) Angell, C. A. Science 1995, 267, 1924.
19. Bässler, H. Phys. Rev. Lett. 1987, 58, 767.
20. Iben, I. E. T.; Braunstein, D.; Doster, W.; Frauenfelder, H.; Hong, M. K.; Johnson, J. B.; Luck, S.; Ormos, P.; Schulte, A.; Steinbach, P. J.; Xie, A. H.; Young, R. D. Phys. Rev. Lett. 1989, 62, 1916.
21. Ansari, A.; Berendzen, J.; Braunstein, D.; Cowen, B. R.; Frauenfelder, H.; Hong, M. K.; Iben, I. E. T.; Johnson, J.; Ormos, P.; Sauke, T.; Scholl, R.; Schulte, A.; Steinbach, P.; Vittitow, J.; Young, R. D. Biophys. Chem. 1987, 26, 337.
22. Frauenfelder, H.; Chu, K.; Nienhaus, G. U.; Young, R. D. In Activated Barrier Crossing: Applications in Physics, Chemistry, and Biology; Fleming, G. R., Hänggi, P., Eds.; World Scientific: River Edge, NJ, 1993; pp 120-138.
23. Nienhaus, G. U.; Mourant, J. R.; Chu, K.; Frauenfelder, H. Biochemistry 1994, 33, 13413.
24. Petrich, J. W.; Lambry, J.-C.; Kuczera, K.; Karplus, M.; Poyart, C.; Martin, J.-L. Biochemistry 1991, 30, 3975.
25. Hagen, S. J.; Eaton, W. A. J. Chem. Phys. 1996, 104, 3395.
26. Agmon, N.; Doster, W.; Post, F. Biophys. J. 1994, 66, 1612.
27. Green, J. L; Angell, C. A. J. Phys. Chem. 1989, 93, 2880.
28. Hagen, S. J.; Hofrichter, J.; Eaton, W. A. Science 1995, 269, 959.
29. (a) Womersly, C. Comp. Biochem. Physiol. 1981, 70B, 669.
30. (b) Crowe, J. H.; Crowe, L. M.; Carpenter, J. F.; Aurell Wistrom, C. Biochem. J. 1987, 242, 1.
31. (a) Blakeley, D.; Tolliday, B.; Colaço, C.; Roser, B. Lancet 1990, 336, 854.
32. (b) Colaço, C.; Sen, S.; Thangavelu, M.; Pinder, S.; Roser, B. Bio/Technology 1992, 10, 1007.
33. (c) Roser, B. BioPharm 1991, 4, 47.
34. Sikora, S.; Little, A. S.; Dewey, T. G. Biochemistry 1994, 33, 4454.
35. Hagen, S. J.; Hofrichter, H. J.; Bunn, H. F.; Eaton, W. A. Transfusion Clinique Biol. 1995, 6, 423.
36. Hofrichter, J.; Henry, E. R.; Ansari, A.; Jones, C. M.; Deutsch, R. M.; Sommer, J. Methods Enzymol. 1994, 232, 387.
37. Henry, E. R.; Hofrichter, J. Methods Enzymol. 1992, 210, 129.
38. Campbell, B. F.; Chance, M. R.; Friedman, J. M. Science 1987, 238, 373.
39. Ahmed, A. M.; Campbell, B. F.; Caruso, D.; Chance, M. R.; Chavez, M. D.; Courtney, S. H.; Friedman, J. M.; Iben, I. E. T.; Ondrias, M. R.; Yang, M. Chem. Phys. 1991, 158, 329.
40. Ormos, P.; Ansari, A.; Braunstein, D.; Cowen, B. R.; Frauenfelder, H.; Hong, M. K.; Iben, I. E. T.; Sauke, T. B.; Steinbach, P. J.; Young, R. D. Biophys. J. 1990, 57, 191.
41. (a) Agmon, N. Biochemistry 1988, 27, 3507.
42. (b) Agmon, N. J. Phys. Chem. 1990, 94, 2959.
43. Šrajer, V.; Champion, P. M. Biochemistry 1991, 30, 7390.
44. Primack, W. Phys. Rev. 1955, 100, 1677.
45. Cupane, A.; Leone, M.; Vitrano, E.; Cordone, L. Biopolymers 1988, 27, 1977.
46. g(75% glycerol)) ≈ 1205 ± 8 K.
47. Mayer, E. Biophys. J. 1994, 67, 862.
48. (a) Henry, E. R.; Hofrichter, J.; Sommer, J. H.; Eaton, W. A. In Hemoglobins: Structure and Function; Schnek, A., Paul, C., Eds.; Edition de l'Universite de Bruxelles: Brussels, 1983, pp 193-203.
49. (b) Hofrichter, J.; Henry, E. R.; Sommer, J. H.; Deutsch, R.; Ikeda-Saito, M.; Yonetani, T.; Eaton, W. Biochemistry 1985, 24, 2667.
50. (c) Scott, T. W.; Friedman, J. M. J. Am. Chem. Soc. 1984, 106, 5677.
51. Ansari, A.; Berendzen, J.; Bowne, S. F.; Frauenfelder, H.; Iben, I. E. T.; Sauke, T. B.; Shyamsunder, E.; Young, R. D. Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 1985, 82, 5000.
52. Petrich, J. W.; Poyart, C.; Martin, J. L. Biochemistry 1988, 27, 4049.
53. Henry, E. R.; Eaton, W. A.; Hochstrasser, R. Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 1986, 83, 8982.
54. Powers, L.; Chance, B.; Chance, M.; Campbell, B.; Friedman, J.; Khalid, S.; Kumar, C.; Naqui, A.; Reddy, K. S.; Zhou, Y. Biochemistry 1987, 26, 4785.
55. Šrajer, V.; Reinisch, L.; Champion, P. M. Biochemistry 1991, 30, 4886.
56. Of course, if it also enhances the rate of rebinding the net effect is unpredictable.
57. Berendzen, J.; Braunstein, D. Proc. Nat. Acad. Sci. U.S.A. 1990, 87, 1.
58. Young, R. D.; Bowne, S. F. J. Chem. Phys. 1984, 81, 3730.
59. Steinbach, P. J.; Chu, K.; Frauenfelder, H.; Johnson, J. B.; Lamb, D. C.; Nienhaus, G. U.; Sauke, T. B.; Young, R. D. Biophys. J. 1992, 61, 235.
60. (a) Friedman, J. M. Science 1985, 228, 1273.
61. (b) Gelin, B. R.; Karplus, M. Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 1977, 74, 801.
62. Doster, W.; Cusack, S.; Petry, W. Nature 1989, 337, 754.
63. (a) Smith, J.; Kuczera, K.; Karplus, M. Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 1990, 87, 1601.
64. (b) Loncharich, R. J.; Brooks, B. R. J. Mol. Biol. 1990, 215, 439.