Molecular dynamics simulation study of the B-states of solvated carbon monoxymyoglobin

Journal of the American Chemical Society

Volumn 119, Issue 10, 1997, Pages 2541-2551

  Ma, Jianpeng ^a,b   Huo, Shuanghong ^a   Straub, John E ^a  

^a Boston University   (United States)

^b HARVARD UNIVERSITY   (United States)

Author keywords

[No Author keywords available]

Indexed keywords

CARBON MONOXIDE; MYOGLOBIN;

ARTICLE; COMPUTER SIMULATION; IN VITRO STUDY; MOLECULAR DYNAMICS; PROTEIN BINDING; PROTEIN STRUCTURE; SOLUBILIZATION;

EID: 0030936852     PISSN: 00027863     EISSN: None     Source Type: Journal    
DOI: 10.1021/ja9608252     Document Type: Article

References (63)

1. Ansari, A.; Berendzen, J.; Braunstein, D.; Johnson, J. B.; Ormos, P.; Sauke, T. S.; Scholl, R.; Schulte, A. Biophys. Chem. 1987, 26, 337.
2. Austin, R. H.; Beece, K. W.; Eisenstein, L.; Fauenfelder, H.; Gunsalus, I. C. Biochemistry 1975, 14, 5355.
3. Campbell, B. F.; Chance,M. R.; Friedman, J. M. Science 1987, 238, 373.
4. Case, D.; Karplus, M. J. Mol. Biol. 1979, 132, 343.
5. Elber, R.; Karplus, M. J Am. Chem. Soc. 1990, 112, 9161.
6. Koltalam, J.; Case, D. A. J. Am. Chem. Soc. 1988, 110, 7690.
7. Oison, J. S.; Matthews, A. J.; Rohlfs, R. J.; Springer, B. A.; Egeberg, K. D.; Sugar, S. G.; Tame, J.; Renaud. J.-P.; Nagai, K.; Poyart, C.; Lecarpentier, Y.; Astier, R.; Antonetri, A. Nature 1988, 336, 265.
8. Anfinrud, P. A.; Han, C.; Hochstrasser, R. M. Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 1989, 86, 8387.
9. Lim, M.; Jackson, T. A.; Anfinrud, P. A. J. Chem. Phys. 1995, 102, 4355.
10. Lim, M.; Jackson, T. A.; Anfinrud, P. A. Science 1995, 269, 962.
11. Hill, J. R.; Tokmakoff, A.; Peterson, K. A.; Sauter, B.; Zimdars, D.; Dlott, D. D.; Fayer, M. D. J. Phys. Chem. 1994, 98, 11213.
12. Owrutsky, J. C.; Li, M.; Locke, B.; Hochstrasser, R. M. J. Phys. Chem. 1995, 99, 4842.
13. Springer, B. A.; Sugar, S. G.; Olson, J. S.; Phillips, G. N., Jr. Chem. Rev. 1994, 94, 699.
14. 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, A.; Young, R. D. Biochemistry 1991, 30, 3988. Mourant, J. R.; Braunstein, D. P.; Chu, K.; Frauenfelder, H.; Nienhaus, G. U.; Ormos, P.; Young, R. D. Biophys. J. 1993, 65, 1496. Braunstein, D. P.; Chu, K.; Egeberg, K. D.; Frauenfelder, H.; Mourant, J. R.; Nienhaus, G. U.; Ormos, P.; Sligar, S. G.; Springer, B. A.; Young, R. D. Biophys. J. 1993, 65, 2447.
15. 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, A.; Young, R. D. Biochemistry 1991, 30, 3988. Mourant, J. R.; Braunstein, D. P.; Chu, K.; Frauenfelder, H.; Nienhaus, G. U.; Ormos, P.; Young, R. D. Biophys. J. 1993, 65, 1496. Braunstein, D. P.; Chu, K.; Egeberg, K. D.; Frauenfelder, H.; Mourant, J. R.; Nienhaus, G. U.; Ormos, P.; Sligar, S. G.; Springer, B. A.; Young, R. D. Biophys. J. 1993, 65, 2447.
16. 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, A.; Young, R. D. Biochemistry 1991, 30, 3988. Mourant, J. R.; Braunstein, D. P.; Chu, K.; Frauenfelder, H.; Nienhaus, G. U.; Ormos, P.; Young, R. D. Biophys. J. 1993, 65, 1496. Braunstein, D. P.; Chu, K.; Egeberg, K. D.; Frauenfelder, H.; Mourant, J. R.; Nienhaus, G. U.; Ormos, P.; Sligar, S. G.; Springer, B. A.; Young, R. D. Biophys. J. 1993, 65, 2447.
17. Alben, J. O.; Beece, S. F.; Bowne, F.; Doster, W.; Eisenstein, L.; Frauenfelder, H.; Good, D.; McDonald, J. D.; Marden, M. C.; Moh, P. P.; Reinisch, L.; Reynolds, A. H.; Shyamsunder, E.; Yue, K. T. Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 1982, 79, 3744.
18. Martin, J. L.; Migus, A.; Poyart, C.; Lecarpentier, Y.; Astier, R.; Antonetti, A. Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 1983, 80, 173.
19. Petrich, J. W.; Poyart, C.; Martin, J. L. Biochemistry 1988, 27, 4049.
20. Henry, E. R.; Levitt, M.; Eaton, W. A. Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 1985, 82, 2034.
21. P. A. Anfinrud, private communication.
22. Flamingo, F. G.; Alben, J. O. Biochemistry 1985, 24, 7964.
23. Oldfield, E.; Guo, K.; Augspurger, J. D.; Dykstra, C. E. J. Am. Chem. Soc. 1991, 113, 7537.
24. 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.
25. Augspurger, J. D.; Dykstra, C. E.; Oldfield, E. J. Am. Chem. Soc. 1991, 113, 2447.
26. Ray, G. B.; Li, X.-Y.; Ibers, J. A.; Sessler, J. L.; Spiro, T. G. J. Am. Chem. Soc. 1994, 116, 162.
27. Li, T.; Quillin, M. L.; Phillips, G. N., Jr.; Olson, J. S. Biochemistry 1994, 33, 1433.
28. Sakan, Y.; Ogura, T.; Kitagawa, T.; Fraunfelter, F. A.; Mattera, R.; Ikeda-Saito, M. Biochemistry 1993, 32, 5815.
29. Straub, J. E.; Karplus, M. Chem. Phys. 1991, 158, 221.
30. Morikis, D.; Champion, P. M.; Springer, B. A.; Sligar, S. G. Biochemistry 1989, 28, 4791.
31. Quillin, M. L.; Arduini, R. M.; Olson, J. S.; Phillips, G. N., Jr. J. Mol. Biol. 1993, 234, 140.
32. Jewsbury, P.; Kitagawa, T. Biophys. J. 1994, 67, 2236.
33. Antonini, E.; Brunori, M. Hemoglobin and Myoglobin in their Reactions With Ligands; North-Holland: London, 1971.
34. Collman, J. P.; Brauman, J. I.; Halbert, T. R.; Suslick, K. Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 1976, 73, 3333.
35. Case, D. A.; Karplus, M. J. Mol. Biol. 1978, 123, 697.
36. Kuriyan, J.; Wilz, S.; Karplus, M.; Petsko, G. A. J. Mol. Biol. 1986, 192, 133.
37. Ösapay, K.; Theriault, Y.; Wright, P. E.; Case, D. A. J. Mol Biol. 1994, 244, 183.
38. Ivanov, D.; Sage, J. T.; Keim, M.; Powell, J. R.; Asher, S. A.; Champion, P. M. J. Am. Chem. Soc. 1994, 116, 4139.
39. Pauling, L. Nature 1964, 203, 182.
40. Schlichting, I.; Berendzen, J.; Phillips, G. N., Jr.; Sweet, R. M. Nature 1994, 371, 808.
41. Teng, T.-Y.; Šrajer, V.; Moffat, K. Nat. Struct. Biol. 1994, 1, 701.
42. C. L. Brooks, III. unpublished results.
43. Brooks, B. R.; Bruccoleri, R. D.; Olafson, B. O.; States, D. J.; Swaminathan, S.; Karplus, M. J. Camput. Chem. 1983, 4, 187.
44. Jorgensen, W. L.; Chandrasekhar, J.; Madura, J. D.; Impey, R. W.; Klein, M. L. J. Chem. Phys. 1983, 79, 926.
45. Huffaker, J. N. J. Chem. Phys. 1988, 64, 3175.
46. Nesbitt, D. J.; Hynes, J. T. J. Chem. Phys. 1982, 77, 2130.
47. Berens, P. H., Wilson, K. R. J. Chem. Phys. 1981, 74, 4872.
48. The experimental dipole moment derivative of carbon monoxide is -3.1 D/Å which is substantial considering that the equilibrium dipole moment is only 0.11 D. Within the atomic nuclear point charge model it is not possible to reproduce the dipole moment derivative without changing the charges as a function of the internuclear distance.
49. Bridge, N. J.; Buckingham, A. D. Proc. R. Soc. London 1966, 295, 334.
50. Berne, B. J.; Pecora, R. Dynamic Light Scattering; Wiley-Interscience: New York, NY, 1976.
51. Moore, J. N.; Hansen, P. A.; Hochstrasser, R. M. Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 1988, 85, 5062.
52. Lim, M.; Jackson, T. A.; Anfinrud, P. A. Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 1993, 90, 5801.
53. Jackson, T. A.; Lim, M.; Anfinrud, P. A. Chem. Phys. 1994, 180, 131.
54. C. L. Brooks, III, unpublished results.
55. Yang, F.; Phillips, G. N., Jr. J. Mol. Biol. 1996, 256, 762.
56. van Gunsteren, W. F.; Berendsen, H. J. C. Mol. Phys. 1977, 34, 1311.
57. Swope, W. C.; Andersen, H. C.; Berens, P. H.; Wilson, K. R. J. Chem. Phys. 1980, 72, 4350.
58. Model, A.; Simonson, T.; Fox, R. O.; Brünger, A. T. J. Phys. Chem. 1993, 97, 3409.
59. Berne, B. J.; Harp, G. D. Adv. Chem. Phys. 1970, 17, 63.
60. Madura, J. D.; Davis, M. E.; Gilson, M. K.; Luty, B. A.; Wade, R. C.; McCammon, J. A. Rev. Comput. Chem. 1994, 5, 229.
61. Laberge, M.; Venderkooi, J. M.; Sharp, K. A. J. Phys. Chem. 1996, 100, 10793.
62. Chackerian, C., Jr. J. Chem. Phys. 1976, 65, 4228.
63. Dubost, H.; Abouaf-Marguin, L. Chem. Phys. Lett. 1972, 17, 269.