Evidence for damped hemoglobin dynamics in a room temperature trehalose glass

Journal of Physical Chemistry

Volumn 100, Issue 29, 1996, Pages 12034-12042

  Gottfried, David S ^a   Peterson, Eric S ^a   Sheikh, Asim G ^a   Wang, Jiaqian ^a   Yang, Ming ^a   Friedman, Joel M ^a  

^a ALBERT EINSTEIN COLLEGE OF MEDICINE   (United States)

Author keywords

[No Author keywords available]

Indexed keywords

DISSOCIATION; FLUORESCENCE; GLASS; KINETIC THEORY; MOLECULAR DYNAMICS; PHYSICAL CHEMISTRY;

CONFORMATIONAL AVERAGING; HEMOGLOBIN; LIGAND REBINDING; TREHALOSE GLASS;

PROTEINS;

EID: 0030198111     PISSN: 00223654     EISSN: None     Source Type: Journal    
DOI: 10.1021/jp9609489     Document Type: Article

References (72)

1. Womersley, C. Comp. Biochem. Physiol. 1981, 70B, 669.
2. Crowe, J. H.; Crowe, L. M.; Carpenter, J. F.; Wistrom, C. A. Biochem. J. 1987, 242, 1.
3. Green, J. L.; Angell, C. A. J. Phys. Chem. 1989, 93, 2880.
4. Colaço, C.; Sen, S.; Thangavelu, M.; Finder, S.; Roser, B. Bio/ Technology 1992, 10, 1007.
5. Hagen, S. J.; Hofrichter, J.; Eaton, W. A. Science 1995, 209, 959.
6. Ross, J. B. A.; Eftink, M. R. In Time-Resolved Laser Spectroscopy in Biochemistry III; Lakowicz, J. R., Ed.; The Society of Photo-optical Instrumentation Engineers: Bellingham, WA, 1992; pp 2-9.
7. Grinvald, A.; Steinberg, I. Z. Biochim. Biophys. Acta 1976, 427, 663.
8. Beechem, J. M.; Brand, L. Annu. Rev. Biochem. 1985, 54, 43.
9. Eftink, M. R. In Methods of Biochemical Analysis, Vol. 35: Protein Structure Determination; Suelter, C. H., Ed.; John Wiley & Sons: New York, 1991; pp 127-205.
10. Szabo, A. G.; Willis, K. J.; Krajcarski, D. T. Chem. Phys. Lett. 1989, 163, 565.
11. Bucci, E.; Malak, H.; Fronticelli, C.; Gryczynski, I.; Laczko, G.; Lakowicz, J. R. Biophys. Chem. 1988, 32, 187.
12. Bucci, E.; Gryczynski, Z.; Fronticelli, C.; Gryczynski, I.; Lakowicz, J. R. J. Fluoresc. 1992, 2, 29.
13. Hochstrasser, R. M.; Negus, D. K. Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 1984, 81, 4399.
14. Eisinger, J.; Flores, J. Anal. Biochem. 1979, 94, 15.
15. Hirsch, R. E. In Hemoglobins, Part C, Biophysical Methods: Methods in Enzymology; Everse, J., Vandegriff, K. D., Winslow, R. M., Eds.; Academic Press: San Diego, CA, 1994; Vol. 232, pp 231-246.
16. Janes, S. M.; Holtom, G.; Ascenzi, P.; Brunori, M.; Hochstrasser, R. M. Biophys. J. 1987, 51, 653.
17. Gryczynski, Z.; Tenenholz, T.; Bucci, E. Biophys. J. 1992, 63, 648.
18. Bucci, E.; Malak, H.; Fronticelli, C.; Gryczynski, I.; Lakowicz, J. R. J. Biol. Chem. 1988, 263, 6972.
19. Gryczynski, Z.; Fronticelli, C.; Tenenholz, T.; Bucci, E. Biophys. J. 1993, 65, 1951.
20. Henry, E. R.; Hochstrasser, R. M. Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 1987, 84, 6142.
21. Friedman, J. M.; Scott, T. W.; Stepnowski, R. A. J. Biol. Chem. 1983, 258, 10554.
22. Friedman, J. M.; Scott, T. W.; Fisanick, G. J.; Simon, S. R.; Findsen, E. W.; Ondria, M. R.; MacDonald, V. W. Science 1985, 229, 187.
23. Scott, T. W.; Friedman, J. M. J. Am. Chem. Soc. 1984, 106, 5677.
24. Friedman, J. M. Science 1985, 228, 1273.
25. Carver, T. E.; Rohlfs, R. J.; Olson, J. S.; Gibson, Q. H.; Blackmore, R. S.; Springer, B. A.; Sugar, S. G. J. Biol. Chem. 1990, 265, 20007.
26. Gibson, Q. H.; Regan, R.; Elberg, R.; Olson, J. S.; Carver T. E. J. Biol. Chem. 1992, 267, 22022.
27. Carlson, M. L.; Regan, R.; Elber, R.; Li, H.; Phillips, G. N., Jr.; Olson, J. S.; Gibson, Q. H. Biochemistry 1994, 33, 10597.
28. Austin, R. H.; Beeson, K. W.; Einstein, L.; Frauenfelder, H.; Gunsalus, I. C. Biochemistry 1975, 14, 5355.
29. Christensen, S. M.; Medina, F.; Winslow, R. W.; Snell, S. M.; Zegna, A.; Marini, M. A. J. Biochem. Biophys. Methods 1988, 17, 143.
30. Chang, M. C.; Courtney, S. H.; Cross, A. J.; Gulotty, R. J.; Petrich, J. W.; Fleming, G. R. Anal. Instrum. 1985, 14, 433.
31. Holtom, G. In Time-Resolved Laser Spectroscopy in Biochemistry II; Lakowicz, J. R., Ed.; The Society of Photo-optical Instrumentation Engineers: Bellingham, WA, 1990; pp 433-464.
32. Grinvald, A.; Steinberg, I. Z. Anal. Biochem. 1974, 59, 583.
33. Johnson, M. L. Biophys. J. 1983, 44, 101.
34. Johnson, M. L.; Frasier, S. G. In Enzyme Structure, Part J; Methods in Enzymology; Hirs, C. H. W., Timasheff, S. N., Eds.; Academic Press: Orlando, FL, 1985; Vol. 117, Chapter 16, pp 301-342.
35. Friedman, J. M.; Lyons, K. B. Nature 1980, 284, 570.
36. Friedman, J. M.; Rousseau, D. L.; Ondrias, M. R.; Stepnoski, R. A. Science 1982, 218, 1244.
37. Kitagawa, T. In Biological Applications of Roman Spectroscopy; Spiro, T. G., Ed.; Wiley & Sons: New York, 1988; Vol. III, pp 97-131.
38. Rousseau, D. L.; Friedman, J. M. In Biological Applications of Roman Spectroscopy, Spiro, T. G., Ed.; Wiley & Sons: New York, 1988; Vol. III, pp 133-215.
39. Friedman, J. M in Hemoglobins, Part C, Biophysical Methods: Methods in Enzymology; Everse, J.; Vandegriff, K. D., Winslow, R. M., Eds.; Academic Press: San Diego, CA, 1994; Vol. 232, pp 205-231.
40. Hu, S.; Morris, I. K.; Singh, J. P.; Smith, K. M.; Spiro, T. G. J. Am. Chem. Soc. 1993, 115, 12446.
41. Ondrias, M. R.; Rousseau, D. L.; Simon, S. R. J. Biol. Chem. 1983, 258, 5638.
42. i is only true if the emission spectra for the different fluorescing populations is the same. Given the large bandwidth of the tryptophan emission spectrum, small shifts in emission maximum will have only minor effects.
43. Hirsch, R. E.; Gottfried, D. S. Unpublished results.
44. Iben, I. E. T.; Stavola, M.; Macgregor, R. B.; Zhang, X. Y.; Friedman, J. M. Biophys. J. 1991, 59, 1040.
45. Levin, L.; Friedman, J. Manuscript in preparation.
46. (a) Chien, E. Y. T.; Peterson, E. S.; Friedman, J. M.; Sugar, S. Manuscript in preparation.
47. (b) Peterson, E. S.; Friedman, J. M. Unpublished results.
48. Agmon, N.; Hopfield, J. J. J. Chem. Phys. 1983, 79, 2042.
49. Steinbach, P. J.; Ansari, A.; Berendzen, J.; Braunstein, D.; Chu, K.; Cowen, B. R.; Ehrenstein, D.; Frauenfelder, H.; Johnson, B.; Lamb, D. C.; Luck, S.; Mourant, J. R.; Nienhaus, G. U.; Ormos, P.; Philipp, R.; Xie, A.; Young, R. D. Biochemistry 1991, 30, 3988.
50. Srajer, V.; Champion, P. M. Biochemistry 1991, 30, 7390.
51. Agmon, N.; Doster, W.; Post, F. Biophys. J. 1994, 66, 1612.
52. Frauenfelder, H.; Sligar, S. G.; Wolynes, P. G. Science 1991, 254, 1598.
53. Ansari, A.; Berendzen, J.; Bowne, S. F.; Frauenfelder, H.; Iben, I. E. T.; Sauke, T. B.; Shysamunder, E.; Young, R. D. Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 1985, 85, 5000.
54. Leeson, D. T.; Wiersma, D. A. Nat. Struct. Biol. 1995, 2, 848.
55. Jayaraman, V.; Rodgers, K. R.; Mukerji, I.; Spiro, T. G Science 1995, 269, 1843.
56. Findsen, E. W.; Friedman, J. M.; Ondrias, M. R.; Simon, S. R. Science 1985, 229, 661.
57. Findsen, E. W.; Scott, T. W.; Chance, M. R.; Friedman, J. M.; Ondrias, M. R. J. Am. Chem. Soc. 1985, 107, 3355.
58. Franzen, S.; Lambry, J. C.; Bohn, B.; Poyart, C.; Martin, J.-L. Nat. Struct. Biol. 1994, 1, 230.
59. Franzen, S.; Bohn, B.; Poyart, C.; DePillis, G.; Boxer, S. G.; Martin, J.-L. J. Biol. Chem. 1995, 270, 1718.
60. Findsen, E. W.; Friedman, J. M.; Ondrias, M. R. Biochemistry 1988, 27, 8719.
61. Eaton, W. A.; Hanson, L. K.; Stephens, P. J.; Sutherland, J. C.; Dunn, J. B. R. J. Am. Chem. Soc. 1978, 100, 4991.
62. Agmon, N.; Hopfield, J. J. J. Chem. Phys. 1983, 79, 2042.
63. Agmon, N. Biochemistry 1988, 27, 3507.
64. Chavez, M. D.; Courtney, S. H.; Chance, M. R.; Kiula, D.; Nocek, J.; Hoffman, B. M.; Friedman, J. M.; Ondrias, M. R. Biochemistry 1990, 429, 4844.
65. Huang, J.; Friedman, J. M. Manuscript in preparation.
66. Spiro, T. G.; Smulevich, G.; Su, C. Biochemistry 1990, 29, 4497.
67. Sassarole, M.; Rousseau, D. L. Biochemistry 1987, 26, 3092.
68. Petrich, J. W.; Lambry, J. C.; Kuczera, K.; Karplus, M.; Poyart, C.; Martin, J. L. Biochemistry 1991, 30, 16.
69. Tian, W. D.; Sage, J. T.; Srajer, V.; Champion, P. M. Phys. Rev. Lett. 1992, 68, 3408.
70. Young, R. D.; Frauenfelder, H.; Johnson, J. B.; Lamb, D. C.; Nienhaus, G. U.; Philipp R.; Scholl, R. Chem. Phys. 1991, 315, 327.
71. Hirsch, R. E.; Lin, M. J.; Vidugirus, G. V. A.; Huang, S.; Friedman, J. M.; Nagel, R. L. J. Biol. Chem. 1996, 271, 372.
72. Scott, T. W.; Campbell, B. F.; Cone, R. L.; Friedman, J. M. Chem. Phys. 1989, 131, 63.