Optical spectroscopic investigations of model β-sheet hairpins in aqueous solution

Journal of the American Chemical Society

Volumn 125, Issue 25, 2003, Pages 7562-7574

  Hilario, Jovencio ^a   Kubelka, Jan ^a   Keiderling, Timothy A ^a  

^a UNIVERSITY OF ILLINOIS AT CHICAGO   (United States)

Author keywords

[No Author keywords available]

Indexed keywords

HAIRPIN MODELS;

COMPUTATIONAL METHODS; FOURIER TRANSFORM INFRARED SPECTROSCOPY; MOLECULAR VIBRATIONS; NUCLEAR MAGNETIC RESONANCE; QUANTUM THEORY; SOLUTIONS; SOLVENTS;

ORGANIC COMPOUNDS;

ASPARAGINE; GLYCINE; GUANIDINE; PEPTIDE; PROLINE;

AMINO ACID SEQUENCE; AQUEOUS SOLUTION; ARTICLE; DENATURATION; GEOMETRY; HYDROPHOBICITY; INFRARED SPECTROSCOPY; NUCLEAR MAGNETIC RESONANCE; OPTICS; PROTEIN DENATURATION; PROTEIN MOTIF; PROTEIN STRUCTURE; SIMULATION; SPECTROSCOPY; TEMPERATURE DEPENDENCE; THEORY;

CIRCULAR DICHROISM; HYDROGEN BONDING; OLIGOPEPTIDES; PEPTIDES, CYCLIC; PROTEIN DENATURATION; PROTEIN FOLDING; PROTEIN STRUCTURE, SECONDARY; SOLUTIONS; SPECTROSCOPY, FOURIER TRANSFORM INFRARED; WATER;

EID: 0038546798     PISSN: 00027863     EISSN: None     Source Type: Journal    
DOI: 10.1021/ja030039e     Document Type: Article

References (76)

1. Creighton, T. E. Proteins: Structures and Molecular Properties, 2nd ed.; W. H. Freeman and Co.: New York. 1993.
2. Zimm, B. H.; Bragg, J. K. J. Chem. Phys. 1959, 31, 526.
3. Nevskaya, N. A.; Chirgadze, Y. N. Biopolymers 1976, 15, 637.
4. Scholtz, J. M.; Baldwin, R. L. Annu. Rev. Biophys. Biomol. Struct. 1992, 21, 95.
5. Salemme, F. R. Prog. Biophys. Mol. Biol. 1983, 42, 95.
6. Nesloney, C. L.; Kelly, J. W. Bioorg. Med. Chem. 1996, 4, 739.
7. Harper, J. D.; Lansbury, P. T. Annu. Rev. Biochem. 1997, 66, 385.
8. Prusiner, S. B. Proc. Natl. Acad. Sci. USA 1998, 95, 13363.
9. Fink, A. J. Folding Des. 1998, 3, R9.
10. Serpell, L. C. Biochim. Biophys. Acta 2000, 1502, 16.
11. Gellman, S. H. Curr. Opin. Struct. Biol. 1992, 2, 717.
12. de Alba, E.; Santoro, J.; Rico, M.; Jimenez, M. A. Protein Sci. 1999, 8, 854.
13. Schenck, H. L.; Gellman, S. H. J. Am. Chem. Soc. 1998, 120, 4869.
14. Kortemme, T.; Ramirez-Alvarado, M.; Serrano, L. Science 1998, 281, 253.
15. Das, C.; Nayak, V.; Raghothama, S.; Balaram, P. J. Pept. Res. 2000, 56, 307.
16. Cochran, A. G.; Skelton, N. J.; Starovasnik, M. A. Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 2001, 98, 5578.
17. Tatko, C. D.; Waters, M. L. J. Am. Chem. Soc. 2002, 124, 9372.
18. Silva, R. A. G. D.; Kubelka, J.; Decatur, S. M.; Bour, P.; Keiderling, T. A. Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 2000, 97, 8318.
19. Rohl, C. A.; Baldwin, R. L. Biochemistry 1994, 33, 7760.
20. Yoder, G.; Pancoska, P.; Keiderling, T. A. Biochemistry 1997, 36, 15123.
21. Munoz, V.; Thompson, P. A.: Hofrichter, J.; Eaton, W. A. Nature 1997, 390, 196.
22. Griffiths-Jones, S. R.; Sharman, G. J.; Maynard, A. J.; Searle, M. S. J. Mol. Biol. 1998, 284, 1597.
23. Privalov, P. L. Annu. Rev. Biophys. Biophys. Chem. 1989, 18, 47.
24. Kuznetsov, S. V.; Hilario, J.; Keiderling, T. A.; Ansari, A. Biochemistry 2003, 42, 4321.
25. Schoenbrunner, N.; Pappenberger, G.; Scharf, M.; Engels, J.; Kiefhaber, T. J. Mol. Biol. 1997, 268, 526.
26. Clark, P. L.; Weston, B. F.; Gierasch, L. M. Folding Des. 1998, 3, 401.
27. Koepf, E. K.; Petrassi, H. M.; Sudol, M.; Kelly, J. W. Protein Sci. 1999, 8, 841.
28. Neidigh, J. W.; Fesinmeyer, R. M.; Andersen, N. H. Nat. Struct. Biol. 2002, 9, 425.
29. Honda, S.; Kobayashi, N.; Munekata, E. J. Mol. Biol. 2000, 295, 269.
30. Sibanda, B. L.; Thomton, J. M. Nature 1985, 316, 170.
31. Chothia, C. J. J. Mol. Biol. 1973, 75, 295.
32. Syud, F. A.; Espinosa, J. F.; Gellman, S. H. J. Am. Chem. Soc. 1999, 121, 11577.
33. Haque, T. S.; Gellman, S. H. J. Am. Chem. Soc. 1997, 119, 2303.
34. Stanger, H. E.; Gellman, S. H. J. Am. Chem. Soc. 1998, 120, 4236.
35. Stanger, H. E.; Syud, F. A.; Espinosa, J. F.; Giriat, I.; Muir, T.; Gellman, S. H. Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 2001, 98, 12015.
36. Ragothama, S. R.; Awasthi, S. K.; Balaram, P. J. Chem. Soc., Perkin Trans, 1998, 2, 137.
37. Zhao, C.; Polavarapu, P. L.; Das, C.; Balaram, P. J. Am. Chem. Soc. 2000, 122, 8228.
38. Venyaminov, S. Y.; Yang, J. T. In Circular Dichroism and the Conformational Analysis of Biomolecules; Fasman, G. D., Ed.; Plenum Press: New York, 1996; p 69.
39. Hennessey, J. P.; Johnson, W. C. Biochemistry 1981, 20, 1085.
40. Johnson, W. C. Annu. Rev. Biophys. Biophys. Chem. 1988, 17, 145.
41. Pancoska, P.; Bitto, E.; Janota, V.; Urbanova, M.; Gupta, V. P.; Keiderling, T. A. Protein Sci. 1995, 4, 1384.
42. Baumruk, V.; Pancoska, P.; Keiderling, T. A. J. Mol. Biol. 1996, 259, 774.
43. Keiderling, T. A.; Kubelka, J.; Hilario, J. In Vibratonal spectrroscopy of polymers and biological systems; Braiman, M., Gregoriou, V., Eds.; Marcel Dekker: Amsterdam, New York, in press.
44. Gill, S. C.; von Hippel, P. H. Anal. Biochem. 1989, 182, 319.
45. Keiderling, T. A. In Practical Fourier Transform Infrared Spectroscopy; Krishnan, K., Ferraro, J. R., Eds.; Academic Press: San Diego, 1990; p 203.
46. Hendler, R. W.; Shrager, R. I. J. Biochem. Biophys. Methods 1994, 28, 1.
47. Gellman, S. H. Personal communication.
48. Frisch, M. J.; Trucks, G. W.; Schlegel, H. B.; Scuseria, G. E.; Robb, M. A.; Cheeseman, J. R.; Zakrzewski, V. G.; Montgomery, J. J. A.; Stratmann, R. E.; Burant, J. C.; Dapprich, S.; Millam, J. M.; Daniels, A. D.; Kudin, K. N.; Strain, M. C.; Farkas, O.; Tomasi, J.; Barone, V.; Cossi, M.; Cammi, R.; Mennucci, B.; Pomelli, C.; Adamo, C.; Clifford, S.; Ochterski, J.; Petersson, G. A.; Ayala, P. Y.; Cui, Q.; Morokuma, K.; Malick, D. K.; Rabuck, A. D.; Raghavachari, K.; Foresman, J. B.; Cioslowski, J.; Ortiz, J. V.; Stefanov, B. B.; Liu, G.; Liashenko, A.; Piskorz, P.; Komaromi, I.; Gomperts, R.; Martin, R. L.; Fox, D. J.; Keith, T.; Al-Laham, M. A.; Peng, C. Y.; Nanayakkara, A.; Gonzalez, C.; Challacombe, M.; Gill, P. M. W.; Johnson, B.; Chen, W.; Wong, M. W.; Andres, J. L.; Gonzalez, C.; Head-Gordon, M.; Replogle, E. S.; Pople, J. A. Gaussian 98; Revision A.6 ed.; Frisch, M. J.; Trucks, G. W.; Schlegel, H. B.; Scuseria, G. E.; Robb, M. A.; Cheeseman, J. R.; Zakrzewski, V. G.; Montgomery, J. J. A.; Stratmann, R. E.; Burant, J. C.; Dapprich, S.; Millam, J. M.; Daniels, A. D.; Kudin, K. N.; Strain, M. C.; Farkas, O.; Tomasi, J.; Barone, V.; Cossi, M.; Cammi, R.; Mennucci, B.; Pomelli, C.; Adamo, C.; Clifford, S.; Ochterski, J.; Petersson, G. A.; Ayala, P. Y.; Cui, Q.; Morokuma, K.; Malick, D. K.; Rabuck, A. D.; Raghavachari, K.; Foresman, J. B.; Cioslowski, J.; Ortiz, J. V.; Stefanov, B. B.; Liu, G.; Liashenko, A.; Piskorz, P.; Komaromi, I.; Gomperts, R.; Martin, R. L.; Fox, D. J.; Keith, T.; Al-Laham, M. A.; Peng, C. Y.; Nanayakkara, A.; Gonzalez, C.; Challacombe, M.; Gill, P. M. W.; Johnson, B.; Chen, W.; Wong, M. W.; Andres, J. L.; Gonzalez, C.; Head-Gordon, M.; Replogle, E. S.; Pople, J. A. Gaussian 98; Gaussian, Inc.: Pittsburgh, PA, 1998.
49. Frisch, M. J.; Trucks, G. W.; Schlegel, H. B.; Scuseria, G. E.; Robb, M. A.; Cheeseman, J. R.; Zakrzewski, V. G.; Montgomery, J. J. A.; Stratmann, R. E.; Burant, J. C.; Dapprich, S.; Millam, J. M.; Daniels, A. D.; Kudin, K. N.; Strain, M. C.; Farkas, O.; Tomasi, J.; Barone, V.; Cossi, M.; Cammi, R.; Mennucci, B.; Pomelli, C.; Adamo, C.; Clifford, S.; Ochterski, J.; Petersson, G. A.; Ayala, P. Y.; Cui, Q.; Morokuma, K.; Malick, D. K.; Rabuck, A. D.; Raghavachari, K.; Foresman, J. B.; Cioslowski, J.; Ortiz, J. V.; Stefanov, B. B.; Liu, G.; Liashenko, A.; Piskorz, P.; Komaromi, I.; Gomperts, R.; Martin, R. L.; Fox, D. J.; Keith, T.; Al-Laham, M. A.; Peng, C. Y.; Nanayakkara, A.; Gonzalez, C.; Challacombe, M.; Gill, P. M. W.; Johnson, B.; Chen, W.; Wong, M. W.; Andres, J. L.; Gonzalez, C.; Head-Gordon, M.; Replogle, E. S.; Pople, J. A. Gaussian 98; Revision A.6 ed.; Frisch, M. J.; Trucks, G. W.; Schlegel, H. B.; Scuseria, G. E.; Robb, M. A.; Cheeseman, J. R.; Zakrzewski, V. G.; Montgomery, J. J. A.; Stratmann, R. E.; Burant, J. C.; Dapprich, S.; Millam, J. M.; Daniels, A. D.; Kudin, K. N.; Strain, M. C.; Farkas, O.; Tomasi, J.; Barone, V.; Cossi, M.; Cammi, R.; Mennucci, B.; Pomelli, C.; Adamo, C.; Clifford, S.; Ochterski, J.; Petersson, G. A.; Ayala, P. Y.; Cui, Q.; Morokuma, K.; Malick, D. K.; Rabuck, A. D.; Raghavachari, K.; Foresman, J. B.; Cioslowski, J.; Ortiz, J. V.; Stefanov, B. B.; Liu, G.; Liashenko, A.; Piskorz, P.; Komaromi, I.; Gomperts, R.; Martin, R. L.; Fox, D. J.; Keith, T.; Al-Laham, M. A.; Peng, C. Y.; Nanayakkara, A.; Gonzalez, C.; Challacombe, M.; Gill, P. M. W.; Johnson, B.; Chen, W.; Wong, M. W.; Andres, J. L.; Gonzalez, C.; Head-Gordon, M.; Replogle, E. S.; Pople, J. A. Gaussian 98; Gaussian, Inc.: Pittsburgh, PA, 1998.
50. Bour, P.; Sopkova, J.; Bednarova, L.; Malon, P.; Keiderling, T. A. J. Comput. Chem. 1997, 18, 646.
51. Kubelka, J. Ph.D. Thesis, Department of Chemistry, University of Illinois at Chicago, Chicago, 2002.
52. Rose, G. D.; Gierasch, L. M.; Smith, J. A. Adv. Protein Chem. 1985, 37, 1.
53. Dukor, R. K.; Keiderling, T. A. Biopolymers 1991, 31, 1747.
54. Keiderling, T. A.; Silva, R. A. G. D.; Yoder, G.; Dukor, R. K. Bioorg. Med. Chem. 1999, 7, 133.
55. Greenfield, N.; Fasman, G. D. Biochemistry 1969, 8, 4108.
56. Xie, P.; Diem, M. J. Am. Chem. Soc. 1995, 117, 384.
57. Sreerama, N.; Woody, R. W. Protein Sci. 2003, 12, 384.
58. Kubelka, J.; Keiderling, T. A. J. Am. Chem. Soc. 2001, 123, 12048.
59. Hilario, J.; Kubelka, J.; Syud, F. A.; Gellman, S. H.; Keiderling, T. A. Biopolymers 2002, 67, 233.
60. Bour, P.; Kubelka, J.; Keiderling, T. A. Biopolymers 2000, 53, 380.
61. Kubelka, J.; Keiderling, T. A. J. Am. Chem. Soc. 2002, 124, 5325.
62. Kubelka, J.; Keiderling, T. A. J. Phys. Chem. A 2001, 105, 10922.
63. Awasthi, S. K.; Raghothama, S.; Balaram, P. Biochem. Biophys. Res. Commun. 1995, 216, 375.
64. Haque, T. S.; Little, J. C.; Gellman, S. H. J. Am. Chem. Soc. 1996, 118, 6975.
65. Arrondo, J. L. R.; Blanco, F. J.; Serrano, L.; Goni, F. M. FEBS Lett 1996, 384, 35.
66. Infrared Analysis of Peptides and Proteins: Principles and Applications; Haris, P. I., Ram Singh, B., Eds.; ACS Symposium Series; American Chemical Society: Washington, DC, 2000; p 54.
67. Keiderling, T. A.; Xu, Q. Adv. Protein Chem. 2002, 62, 111.
68. Shi, Z., Kallenbach, N. R., Woody, R. W. Adv. Protein Chem. 2002, 62, 163.
69. Yasui, S. C.; Keiderling, T. A. J. Am. Chem. Soc. 1986, 108, 5576.
70. Keiderling, T. A. In Circular Dichroism: Principles and Applications, 2nd ed.; Nakanishi, K., Berova, N., Woody, R. A., Eds.; Wiley: New York, 2000; p 621.
71. Kubelka, J.; Keiderling, T. A. J. Am. Chem. Soc. 2001, 123, 6142.
72. Minor, D. L.; Kim, P. S. Nature 1994, 371, 264.
73. Jas, G. S.; Eaton, W. A.; Hofrichter, J. J. Phys. Chem. B 2001, 105, 261.
74. Santiveri, C. M.; Santoro, J.; Rico, M.; Jimenez, M. A. J. Am. Chem. Soc. 2002, 124, 14903.
75. Espinosa, J. F.; Gellman, S. H. Angew. Chem., Int. Ed. 2000, 39, 2330.
76. Espinosa, J. F.; Syud, F. A.; Gellman, S. H. Protein Sci. 2002, 11, 1492.