Influence of backbone conformations of human carbonic anhydrase II on carbon dioxide hydration: Hydration pathways and binding of bicarbonate

Journal of the American Chemical Society

Volumn 125, Issue 29, 2003, Pages 8921-8927

  Loferer, Markus J ^a   Tautermann, Christofer S ^a   Loeffler, Hannes H ^a   Liedl, Klaus R ^a  

^a UNIVERSITY OF INNSBRUCK   (Austria)

Author keywords

[No Author keywords available]

Indexed keywords

VIBRATIONAL FREQUENCIES;

ACTIVATION ENERGY; CARBON DIOXIDE; CATALYSIS; CHEMICAL BONDS; CONFORMATIONS; HYDRATION; MOLECULAR VIBRATIONS;

ENZYMES;

BICARBONATE; CARBON DIOXIDE; CARBONATE DEHYDRATASE II; CYANIC ACID; OXYGEN; WATER; ZINC;

ARTICLE; BINDING SITE; CALCULATION; CATALYSIS; CHEMICAL BINDING; COMPLEX FORMATION; CONFORMATIONAL TRANSITION; DENSITY; DIFFUSION; DISSOCIATION; ENERGY; HYBRIDIZATION; HYDRATION; MOLECULAR DYNAMICS; VIBRATION;

BICARBONATES; CARBON DIOXIDE; CARBONIC ANHYDRASE II; COMPUTER SIMULATION; MODELS, CHEMICAL; PROTEIN CONFORMATION; STRUCTURE-ACTIVITY RELATIONSHIP; THERMODYNAMICS; WATER; ZINC;

EID: 0038636981     PISSN: 00027863     EISSN: None     Source Type: Journal    
DOI: 10.1021/ja035072f     Document Type: Article

References (75)

1. Lindskog, S. Pharmacol. Ther. 1997, 74, 1-20.
2. Smith, K. S.; Jakubzick, C.; Whittam, T. S.; Ferry, J. G. Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 1999, 96, 15184-15189.
3. Simonsson, I.; Jonsson, B. H.; Lindskog, S. Eur. J. Biochem. 1979, 93, 409-417.
4. Silverman, D. N.; Lindskog, S. Acc. Chem. Res. 1988, 21, 30-36.
5. Lipscomb, W. N. Annu. Rev. Biochem. 1983, 52, 17-34.
6. Liang, J.-Y.; Lipscomb, W. N. Biochemistry 1988, 27, 8676-8683.
7. Silverman, D. N.; Lindskog, S.; Tu, C. K.; Wynns, G. C. J. Am. Chem. Soc. 1979, 101, 6734-6740.
8. Rowlett, R. S.; Silverman, D. N. J. Am. Chem. Soc. 1982, 104, 6737-6747.
9. Silverman, D. N. Methods Enzymol. 1995, 249, 479-503.
10. Zhang, X.; Hubbard, C. D.; van Eldik, R. J. Phys. Chem. 1996, 100, 9161-9171.
11. Liljas, A.; Kannan, K. K.; Bergstein, P.-C.; Waara, I.; Fridborg, K.; Strandberg, B.; Carlbom, U.; Jörup, L.; Lövgren, S.; Petev, M. Nature, New Biol. 1972, 235, 131-137.
12. Kannan, K. K.; Notstrand, B.; Fridborg, K.; Lövgren, S.; Ohlsson, A.; Petef, M. Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 1975, 72, 51-55.
13. Kannan, K. K.; Petef, M.; Fridborg, K.; Cid-Dresdner, H.; Lövgren, S. FEBS Lett. 1977, 73, 115-119.
14. Eriksson, A. E.; Jones, T. A.; Liljas, A. Proteins: Struct., Funct., Genet. 1988, 4, 274-282.
15. Eriksson, A. E.; Kylsten, P. M.; Jones, T. A.; Liljas, A. Proteins: Struct., Funct., Genet. 1988, 4, 283-293.
16. Hakansson, K.; Carlsson, M.; Svensson, L. A.; Liljas, A. J. Mol. Biol. 1992, 227, 1192-1204.
17. Nair, S. K.; Christanson, D. W. Eur. J. Biochem. 1993, 213, 507-515.
18. Xue, Y.; Vidgren, J.; Svensson, L. A.; Liljas, A.; Jonsson, B.-H.; Lindskog, S. Proteins 1993, 15, 80-87.
19. Tashian, R. E. Adv. Genet. 1993, 30, 321-356.
20. Tripp, B. C.; Smith, K.; Ferry, J. G. J. Biol. Chem. 2001, 276, 48615-48618.
21. Liljas, A.; Laurberg, M. EMBO Rep. 2000, 1, 16-17.
22. Christianson, D. W.; Cox, J. D. Annu. Rev. Biochem. 1999, 68, 33-57.
23. Kiefer, L. L.; Ippolito, J. A.; Fierke, C. A.; Christianson, D. W. J. Am. Chem. Soc. 1993, 115, 12581-12582.
24. Kiefer, L. L.; Paterno, S. A.; Fierke, C. A. J. Am. Chem. Soc. 1995, 117, 6831-6837.
25. Christianson, D. W.; Fierke, C. A. Acc. Chem. Res. 1996, 29, 331-339.
26. Merz, K. M., Jr. J. Mol. Biol. 1990, 214, 799-802.
27. Lesburg, C. A.; Christianson, D. W. J. Am. Chem. Soc. 1995, 117, 6838-6844.
28. Huang, S.; Sjöblom, B.; Sauer-Eriksson, A. E.; Jonsson, B.-H. Biochemistry 2002, 41, 7628-7635.
29. Liang, Z.; Xue, Y.; Behravan, G.; Jonsson, B.-H.; Lindskog, S. Eur. J. Biochem. 1993, 211, 821-827.
30. Krebs, J. F.; Ippolito, J. A.; Christianson, D. W.; Fierke, C. A. J. Biol. Chem. 1993, 268, 27458-27466.
31. Merz, K. M., Jr.; Banci, L. J. Am. Chem. Soc. 1997, 119, 863-871.
32. Steiner, H.; Jonsson, B.-H.; Lindskog, S. Eur. J. Biochem. 1975, 59, 253-259.
33. Tu, C. K.; Silverman, D. N.; Forsman, C.; Jonsson, B.-H.; Lindskog, S. Biochemistry 1989, 28, 7913-7918.
34. Jackman, J. E.; Merz, K. M., Jr.; Fierke, C. A. Biochemistry 1996, 35, 16421-16428.
35. Qian, M.; Tu, C.; Earnhardt, J. N.; Laipis, P. J.; Silverman, D. N. Biochemistry 1997, 36, 15758-15764.
36. Lu, D.; Voth, G. A. J. Am. Chem. Soc. 1998, 120, 4006-4014.
37. Pomes, R.; Roux, B. Biophys. J. 1998, 75, 33-40.
38. Isaev, A.; Scheiner, S. J. Phys. Chem. B 2001, 105, 6420-6426.
39. Nemukhin, A. V.; Topol, I. A.; Grigorenko, B. L.; Burt, S. K. J. Phys. Chem. B 2002, 106, 1734-1740.
40. Nakata, K.; Shimomura, N.; Shiina, N.; Izumi, M.; Ichikawa, K.; Shiro, M. J. Inorg. Biochem. 2002, 89, 255-266.
41. Bertini, I.; Luchinat, C. Acc. Chem. Res. 1983, 16, 272-279.
42. Lindskog, S.; Liljas, A. Curr. Opin. Struct. Biol. 1993, 3, 915-920.
43. Liljas, A.; Hakansson, K.; Jonsson, B. H.; Xue, Y. Eur. J. Biochem. 1994, 219, 1-10.
44. Northrop, D. B.; Simpson, F. B. Arch. Biochem. Biophys. 1998, 353, 288-292.
45. Jonsson, B. H.; Steiner, H.; Lindskog, S. FEBS Lett. 1976, 64, 310-314.
46. Liang, J.-Y.; Lipscomb, W. N. Biochemistry 1987, 26, 5293-5301.
47. Merz, K. M., Jr. J. Am. Chem. Soc. 1991, 113, 406-411.
48. Liang, J. Y.; Lipscomb, W. N. Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 1990, 87, 3675-3679.
49. Lindahl, M.; Svensson, L. A.; Liljas, A. Proteins: Struct., Funct., Genet. 1993, 15, 177-182.
50. Zhang, X.; van Eldik, R. Inorg. Chem. 1995, 34, 5606-5614.
51. Mao, Z.-W.; Liehr, G.; van Eldik, R. J. Chem. Soc., Dalton Trans. 2001, 1593-1600.
52. Kimura, E. Acc. Chem. Res. 2001, 34, 171-179.
53. Liang, J. Y.; Lipscomb, W. N. J. Am. Chem. Soc. 1986, 108, 5051-5058.
54. Toba, S.; Colombo, G.; Merz, K. M., Jr. J. Am. Chem. Soc. 1999, 121, 2290-2302.
55. Mauksch, M.; Bräuer, M.; Weston, J.; Anders, E. ChemBioChem 2001, 2, 190-198.
56. Muguruma, C. J. Mol. Struct. (THEOCHEM) 1999, 461-462, 439-452.
57. Hartmann, M.; Merz, K. M., Jr.; van Eldik, R.; Clark, T. J. Mol. Model. 1998, 4, 355-365.
58. Nguyen, M. T.; Ha, T.-K. J. Am. Chem. Soc. 1984, 106, 599-602.
59. Isaev, A. N. J. Mol. Struct. (THEOCHEM) 2002, 582, 195-203.
60. Suarez, D.; Merz, K. M., Jr. J. Am. Chem. Soc. 2001, 123, 3759-3770.
61. Garmer, D. R. J. Phys. Chem. B 1997, 101, 2945-2953.
62. Bräuer, M.; Perez-Lustres, J. L.; Weston, J.; Anders, E. Inorg. Chem. 2002, 41, 1454-1463.
63. Merz, K. M., Jr.; Banci, L. J. Phys. Chem. 1996, 100, 17414-17420.
64. Sinnecker, S.; Bräuer, M.; Koch, W.; Anders, E. Inorg. Chem. 2001, 40, 1006-1013.
65. Lyne, P. D.; Hodoscek, M.; Karplus, M. J. Phys. Chem. A 1999, 103, 3462-3471.
66. Berman, H. M.; Westbrook, J.; Feng, Z.; Gilliland, G.; Bhat, T. N.; Weissig, H.; Shindyalov, I. N.; Bourne, P. E. Nucleic Acids Res. 2000, 28, 235-242.
67. Schaefer, M.; Sommer, M.; Karplus, M. J. Phys. Chem. B 1997, 101, 1663-1683.
68. 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.; S., 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.; Gonzales, C.; Challacombe, M.; Gill, P. M. W.; Johnson, B.; Chen, W.; Wong, M. W.; Andres, J. L.; Gonzales, C.; Head-Gordon, M.; Replogle, E. S.; Pople, J. A. Gaussian 98, revision A.5; Gaussian, Inc.: Pittsburgh, PA, 1998.
69. MacKerell, A. D.; Bashford, D.; Bellott, M.; Dunbrack, R. L.; Evanseck, J. D.; Field, M. J.; Fischer, S.; Gao, J.; Guo, H.; Ha, S.; Joseph-McCarthy, D.; Kuchnir, L.; Kuczera, K.; Lau, F. T. K.; Mattos, C.; Michnick, S.; Ngo, T.; Nguyen, D. T.; Prodhom, B.; Reiher, W. E., III; Roux, B.; Schlenkrich, M.; Smith, J. C.; Stote, R.; Straub, J.; Watanabe, M.; Wiorkiewicz-Kuczera, J.; Yin, D.; Karplus, M. J. Phys. Chem. B 1998, 102, 3586-3616.
70. Field, M. J.; Bash, P. A.; Karplus, M. J. Comput. Chem. 1990, 11, 700-733.
71. Schmidt, M. W.; Baldridge, K. K.; Boatz, J. A.; Elbert, S. T.; Gordon, M. S.; Jensen, J. H.; Koseki, S.; Matsunaga, N.; Nguyen, K. A.; Su, S. J.; Windus, T. L.; Dupuis, M.; Montgomery, J. A. J. Comput. Chem. 1993, 14, 1347-1363.
72. Brooks, B. R.; Bruccoleri, R. E.; Olafson, B. D.; States, D. J.; Swaminathan, S.; Karplus, M. J. Comput. Chem. 1983, 4, 187-217.
73. Reuter, N.; Dejaegere, A.; Maigret, B.; Karplus, M. J. Phys. Chem. A 2000, 104, 1720-1735.
74. Fierke, C. A.; Calderone, T. L.; Krebs, J. F. Biochemistry 1991, 30, 11054-11063.
75. Alexander, R. S.; Nair, S. K.; Christianson, D. W. Biochemistry 1991, 30, 11064-11072.