Ultrafast dynamics of myoglobin probed by time-resolved resonance raman spectroscopy

Chemical Records

Volumn 1, Issue 3, 2001, Pages 258-275

  Mizutani, Yasuhisa ^a   Kitagawa, Teizo ^b  

^a INSTITUTE FOR MOLECULAR SCIENCE   (Japan)

^b NATIONAL INSTITUTES OF NATURAL SCIENCES   (Japan)

Author keywords

Myoglobin; Protein dynamics; Time resolved vibrational spectroscopy; Ultrafast spectroscopy; Vibrational energy relaxation

Indexed keywords

CARBON MONOXIDE; HYDROGEN; MYOGLOBIN;

ARTICLE; CHEMISTRY; RAMAN SPECTROMETRY;

CARBON MONOXIDE; HYDROGEN; MYOGLOBIN; SPECTRUM ANALYSIS, RAMAN;

EID: 0035756040     PISSN: 15278999     EISSN: None     Source Type: Journal    
DOI: 10.1002/tcr.1012     Document Type: Article

References (118)

1. McCammon, J. A.; Harvey, S. C. Dynamics of Proteins and Nucleic Acids; Cambridge University Press: Cambridge, 1987.
2. Brooks, C. L, III; Karplus, M.; Pettit, B. M. Proteins: ATheoretical Perspective of Dynamics, Structure, and Thermodynamics; Wiley: New York, 1988.
3. Hochstrasser, R. M. J Chem Educ 1998, 75, 559.
4. Elsaesser, T.; Kaiser, \V. Ann Rev Phys Chem 1991, 42, 83.
5. Seilmeier, A.; Kaiser, W. In Ultrashort Laser Pulses, Generation and Applications, Vol 60; Kaiser, W., Ed.; Springer-Verlag: Berlin, 1993; p. 279.
6. Owrutsky, J. C.; Raftery, D.; Hochstrasser, R. M. Ann Rev Phys Chem 1994,45,519.
7. Joo, T.; Jia, Y.; Yu, J.-Y; Jonas, D. M.; Fleming, G. R. J Phys Chem 1996,100,2399.
8. Leeson, D. T.; Wiersma, D. A.; Fritsch, K.; Friedrich, J. J Phys. Chem B 1997, 101, 6331.
9. Lim, M.; Hamm, P.; Hochstrasser, R. M. Proc Natl Acad Sei USA 1998, 95, 15315.
10. Shibata, Y.; Kurita, A.; Kushida, T. Biochemistry 1999, 38, 1789.
11. Dickerson, R. E.; Geiss, I. Hemoglobin: Structure, Function, Evolution, and Pathology; Benjamin Cummings: Menlo Park, 1983.
12. Gibson, Q. H. J Physiol 1956, 134, 112. [13] Greene, B. L; Hochstrasser, R. M.; Weisman, R. B.; Eaton, W. A. Proc Natl Acad Sei USA 1978, 75, 5255.
13. Petrich, J. W.; Poyart, C.; Martin, J. L. Biochemistry 1988, 27, 4049.
14. Gibson, Q. H.; Olson, J. S.; McKinnie, R. E.; Rohlfs, R. J. J Biol Chem 1986, 261, 10228.
15. Kachalova, G. S.; Pepov, A. N.; Bartunik, H. D. Science 1999, 284, 473.
16. Spiro, T. G., Ed. Biological Applications of Raman Spectroscopy; Wiley: New York, 1987.
17. Wynne, K.; Hochstrasser, R. M. Chem Phys 1995, 193, 211.
18. Hamm, P. Chem Phys 1995, 200, 415.
19. Hamm, P.; Wiemann, S.; Zurek, M.; Zinth, \V. Opt Lett 1994, 19, 1642.
20. Hamm, P.; Lim, M.; Hochstrasser, R. M. J Chem Phys 1997, 107, 10523.
21. Okamoto, H.; Tasumi, M. Chem Phys Lett 1996, 256, 502.
22. Okamoto, H. Chem Phys Lett 1998, 283, 33.
23. Akhremitchev, B. B.; Wang, C.; Walker, G. C. Rev Sei Inst 1996. 67, 3799.
24. Schomacker, K. T.; Bangcharoenpaurpong, O.; Champion, P. M. J Chem Phys 1984, 80, 4701.
25. Okamoto, H.; Nakabayashi, T.; Tasumi, M. J Phys Chem A 1997. 101,3488.
26. Shreve, A. P.; Mathies, R. A. J Phys Chem 1995, 99, 7285.
27. Henry, E. R.; Eaton, W. A.; Hochstrasser, R. M. Proc Natl Acad Sei USA 1986, 83, 8982.
28. Horng, M. L.; Gardecki, J. A.; Papazyan, A.; Maroncelli, M. J Phys Chem 1995, 99, 17311.
29. Uesugi, Y.; Mizutani, Y; Kitagawa, T. Rev Sei Instrum 1997, 68,4001.
30. Uesugi, Y; Mizutani, Y; Kruglik, S. G.; Shvedko, A. G.; Orlovich, V. A.; Kitagawa, T. J Raman Spectrosc 2000, 31, 339.
31. Hamaguchi, H.; Gustafson, T. L. Ann Rev Phys Chem 1994, 45, 593, and references therein.
32. Kaminaka, S.; Kitagawa, T. Appl Spectrosc 1995, 49, 685.
33. Mizutani, Y. J Chem Phys 1998, 109, 9197.
34. Mizutani, Y; Kitagawa, T. Manuscript in preparation.
35. Abe, M.; Kitagawa, T.; Kyogoku, Y. J Chem Phys 1978, 69, 4526.
36. Li, X.-Y; Czernucszewicz, R. S.; Kincaid, J. R.; Stein, P.; Spiro, T. G. J Phys Chem 1990, 94, 47.
37. Lim, M.; Jackson, T. A.; Anfinrud, P. A. J Phys Chem 1996, 100, 12043.
38. Petrich, J. W; Martin, J. L. Chem Phys 1989, 131,31.
39. Cornélius, P. A.; Steele, A. W; Chemoff, D. A.; Hochstrasser, R.M. Proc Natl Acad Sei USA 1981, 78, 7526.
40. Li, P.; Sage, J. T.; Champion, P. M. J Chem Phys 1992, 97, 3214.
41. Rosca, F.; Kumar, A. T. N.; Ye, X.; Sjodin, T.; Demidov, A. A.; Champion, P. M. J Phys Chem A 2000, 104, 4280.
42. Gibson, Q. H.; Oison, J. S.; McKinnie, R. E.; Rohlfs, R. J. J Biol Chem 1986, 261, 10228.
43. Kitagawa, T.; Nagai, K.; Tsubaki, M. FEES Lett 1979, 104, 376.
44. Hu, S.; Smith, K. M.; Spiro, T. G. J Am Chem Soc 1996, 118, 12638.
45. Kitagawa, T. In Biological Applications of Raman Spectroscopy, Vol. III; Spiro, T. G., Ed.; Wiley: New York, 1987; p 97.
46. Rousseau, D. L.; Friedman, J. M. In Biological Applications of Raman Spectroscopy, Vol. Ill; Spiro, T. G., Ed.; Wiley: New York, 1987; p 133.
47. Bangcharoenpaurpong, O.; Schomacker, K. T.; Champion, P. M. J Am Chem Soc 1984, 106, 5688.
48. Takano, T. J Mol Biol 1977, 110, 569.
49. Takano, T. J Mol Biol 1977, 110, 537.
50. Kuczera, K.; Lambry, J.-C.; Martin, J.-L; Karplus, M. Proc Natl Acad Sei USA 1993, 90, 5805.
51. Lim, M.; Jackson, T. A.; Anfinrud, P. A. Proc Natl Acad Sei USA 1993, 90, 5801.
52. Schaad, O.; Zhou, H.-X.; Szabo, A.; Eaton, W. A.; Henry, E. R. Proc Natl Acad Sei USA 1993, 90, 9547.
53. Li, H.; Eiber, R.; Sträub, J. E. J Biol Chem 1993,268,17908.
54. Findsen, E. W.; Scott, T. W.; Chance, M. R.; Friedman, J. M. J Am Chem Soc 1985, 107, 3355.
55. Nagai, K.; Kitagawa, T. Proc Natl Acad Sei USA 1980, 77, 2033.
56. Nagai, K.; Kitagawa, T.; Morimoto, H. J Mol Biol 1980, 136, 271.
57. Ondrias, M. R.; Rousseau, D. L.; Shelnutt, J. A.; Simon, S. R. Biochemistry 1985, 21, 3428.
58. Friedman, J. M.; Rousseau, D. L.; Ondrias, M. R.; Stepnoski, R. A. Science 1982, 218, 1244.
59. Friedman, J. M.; Stepnoski, R. A.; Nobel, R. W. FEES Lett 1982, 146, 278.
60. Friedman, J. M.; Rousseau, D. L.; Ondrias, M. R. Ann Rev PhysChem 1982,33,471.
61. Irwin, M. J.; Atkinson, G. H. Nature (London) 1981, 293, 317.
62. Stein, P.; Terner, J.; Spiro, T. G. J Phys Chem 1982, 86, 168.
63. Peterson, E. S.; Friedman, J. M.; Chien, E. Y. T.; Sliger, S. G. Biochemistry 1998, 37, 12301.
64. Smulevich, G.; Mauro, J. M.; Fishel, L. A.; English, A. M.; Kraut, J.; Spiro, T. G. Biochemistry 1988, 27, 5477.
65. Royer, W. E., Jr. J Mol Biol 1994, 235, 657.
66. Goodno, G. D.; Astinov, V; Miller, R. J. D. J Phys Chem A 1999, 103, 10630.
67. Causgrove, T. P.; Dyer, R. B.)Phys Chem 1996, 100, 3273.
68. Xie, X.; Simon, J. D. Biochemistry 1991, 30, 3682.
69. Jackson, T. A.; Lim, M.; Anfinrud, P. A. J Chem Phys 1994, 180, 131.
70. Mizutani, Y; Kitagawa, T. Science 1997, 278, 443.
71. Mizutani, Y; Uesugi, Y; Kitagawa, T. J Chem Phys 1999, 111,8950.
72. Keyes, M. H.; Falley, M.; Lumry, R. J Am Chem Soc 1971, 93, 2035.
73. Lian, T.; Locke, B.; Kholodenko, Y; Hochstrasser, R. M. J Phys Chem 1994, 98, 11648.
74. Genberg, L; Heisel, F.; McLendon, G.; Miller, R. J. D. J Phys Chem 1987,91,5521.
75. Miller, R. J. D. Ann Rev Phys Chem 1994, 42, 581.
76. Lingle, R., Jr.; Xu, X.; Zhu, H.; Yu, S.-C; Hopkins, J. B. J PhysChem 1991,95,9320.
77. Petrich, J. W.; Martin, J. L.; Houde, D.; Poyart, C; Orszag, A. Biochemistry 1987, 26, 7914.
78. Sagnella, D. E.; Sträub, J. E.; Thirumalai, D. J Chem Phys 2000, 113,7702.
79. Hill, J. R.; TokmakofT, A.; Peterson, K. A.; Sauter, B.; Zimdars, D.; DIott, D. D.; Payer, M. D. J Phys Chem 1994,98,11213.
80. Owrutsky, J. C.; Li, M; Locke, B.; Hochstrasser, R. M. J Phys Chem 1995, 99, 4842.
81. Sension, R. J.; Szarka, A. Z.; Hochstrasser, R. M. J Chem Phys 1992, 97, 5239.
82. Sension, R. J.; Repinec, S. T.; Szarka, A. Z.; Hochstrasser, R. M. J Chem Phys 1993, 98, 6291.
83. Qian, J.; Schultz, S. L; Jean, J. M. Chem Phys Lett 1995,233,9.
84. Schultz, S. L; Qian, J.; Jean, J. M. J Phys Chem A 1997, 101, 1000.
85. Nakabayashi, T.; Okamoto, H.; Tasumi, M. J Phys Chem A 1997, 101,7189.
86. Nakabayashi, T.; Okamoto, H.; Tasumi, M. J Phys Chem A 1998, 102, 9686.
87. Sato, S.; Kitagawa, T. Appl Phys B 1994, 59, 415.
88. Schneebeck, M. C.; Vigil, L. E.; Ondrias, M. R. Chem Phys Lett 1993, 215, 251.
89. Simpson, M. C.; Peterson, E. S.; Shannon, C. E; Eads, D. D.; Friedman, J. M.; Cheatum, C. M.; Ondrias, M. R. J Am Chem Soc 1997, 119, 5110.
90. Schlichting, L; Berendzen, J.; Phillips, G. N., Jr.; Sweet, R. M. Nature 1994, 371,808.
91. Teng, T. Y.; Srajer, V.; Moffat, K. Nat Struct Biol 1994,1,701.
92. Hartmann, H.; Zimser, S.; Komninos, P.; Schcinder, R. T.; Nienhaus, G. U.; Parak, E Proc Natl Acad Sei USA 1996, 93, 7013.
93. Srajer, V.; Teng, T; Ursby, T; Pradervand, C.; Ren, Z.; Adachi, S.; Schildkamp, W.; Bourgeois, D.; Wulff, M.; Moffat, K. Science 1996, 274, 1726.
94. Lim, M.; Jackson, T. A.; Anfinrud, P. A. Science 1995, 269, 962.
95. Lim, M.; Jackson, T. A.; Anfinrud, P. A. Nat Struct Biol 1997, 4, 209.
96. Sträub, J. E.; Karplus, M. Chem Phys 1991, 158, 221.
97. Ma, J.; Huo, S.; Sträub, J. E. J Am Chem Soc 1997,119,4355.
98. Vitkup, D.; Petsko, G. A.; Karplus, M. Nat Struct Biol 1997, 4, 202.
99. Sagnella, D. E.; Sträub, J. E.; Jackson, T. A.; Lim, M.; Anfinrud, P. A. Proc Natl Acad Sei USA 1999, 96, 14324.
100. Whitnell, R. M.; Wilson, K. R.; Hynes, J. T. J Phys Chem 1990, 94, 8625.
101. Hamm, R; Lim, M.; Hochstrasser, R. M. J Phys Chem B 1998, 102,6123.
102. Peterson, K. A.; Relia, C. W.; Engholm, J. R.; Schwettman, H. A. J Phys Chem B 1999, 103, 557.
103. Xie, A.; van der Meer, L.; Hoff, W.; Austin, R. H. Phys Rev Lett 2000, 84, 5435.
104. Miyazawa, T.; Shimanouchi, T.; Mizushima, S. J Chem Phys 1958,29,611.
105. Tokmakoff, A.; Sauter, B.; Feyer, M. D. J Chem Phys 1994, 100, 9035.
106. Kenkre, V. M.; Tokmakoff, A.; Feyer, M. D. J Chem Phys 1994, 101, 10618.
107. Harada, I.; Takeuchi, H. In Spectroscopy of Biological Systems, Vol. 13; Clark, R. J. H.; Hester, R. E., Eds.; Wiley: New York, 1986; p 113.
108. Tian, W. D.; Sage, J. T.; Champion, P. M.; Chien, E.; Sligar, S. GTBiochemistry 1996, 35, 3487.
109. Lambright, D. G.; Balasubramanian, S.; Boxer, S. G. Biochemistry 1993, 32, 10116.
110. [Ill] Tian, W. D.; Sage, J. T.; Srajer, V.; Champion, P. M. Phys Rev Lett 1992, 68, 408.
111. [l 12] Chernoff, D. A.; Hochstrasser, R. M.; Steele, A. W. Proc Natl Acad Sei USA 1980, 77, 5606.
112. Petrich, J. W.; Lambry, J. C; Kuczera, K.; Karplus, M.; Poyart, C.; Martin,]. L. Biochemistry 1991, 30, 3975.
113. Hagen, S. J.; Eaton, W. A. J Chem Phys 1996, 104,3395.
114. Bunchner, M.; Ladanyi, B. M.; Stratt, R. M. J Chem Phys 1992, 97, 8522.
115. Cho, M.; Fleming, G. R.; Saito, S.; Ohmine, L; Stratt, R. M. J Chem Phys 1994, 100, 6672.
116. Seno, Y.; Go, N. J Mol Biol 1990, 216, 111.
117. Kubo, R.; Toda, M.; Hashitsume, N. Statistical Physics II: Nonequilibrium Statistical Mechanics; Springer-Verlag: Berlin, 1991; Chapter 2.
118. Kubo, R. In Fluctuations, Relaxation, and Resonance in Magnetic Systems; ter Haar, D., Ed.; Plenum Press: New York, 1962; p 23.