Zinc-porphyrin solvation in folded and unfolded states of Zn-cytochrome c

Inorganic Chemistry

Volumn 43, Issue 25, 2004, Pages 7953-7960

  Kim, Judy E ^a   Pribisko, Melanie A ^a   Gray, Harry B ^a   Winkler, Jay R ^a  

^a CALIFORNIA INSTITUTE OF TECHNOLOGY   (United States)

Author keywords

[No Author keywords available]

Indexed keywords

CYTOCHROME C; PORPHYRIN DERIVATIVE; UREA; ZINC;

AQUEOUS SOLUTION; CHEMICAL STRUCTURE; DENATURATION; KINETICS; LIFESPAN; MEASUREMENT; PHOTOCHEMISTRY; PHYSICS; PROTEIN FOLDING; REVIEW; SOLVATION;

ANIMALS; CYTOCHROME C GROUP; HEART; HORSES; KINETICS; METALLOPORPHYRINS; PEROXIDASES; PROTEIN FOLDING; UREA;

EID: 10044248305     PISSN: 00201669     EISSN: None     Source Type: Journal    
DOI: 10.1021/ic048972l     Document Type: Review

References (73)

1. Papoian, G. A.; Ulander, J.; Eastwood, M. P.; Luthey-Schulten, Z.; Wolynes, P. G. Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 2004, 101, 3352-3357.
2. Papoian, G. A.; Ulander, J.; Wolynes, P. G. J. Am. Chem. Soc. 2003, 125, 9170-9178.
3. Cheung, M. S.; Garcia, A. E.; Onuchic, J. N. Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 2002, 99, 685-690.
4. Sheinerman, F. B.; Brooks, C. L., III. J. Mol. Biol. 1998, 278, 439-456.
5. Fernandez-Escamilla, A. M.; Cheung, M. S.; Vega, M. C.; Wilmanns, M.; Onuchic, J. N.; Serrano, L. Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 2004, 101, 2834-2839.
6. Sorenson, J. M.; Hura, G.; Soper, A. K.; Pertsemlidis, A.; Head-Gordon, T. J. Phys. Chem. B 1999, 103, 5413-5426.
7. Finkelstein, A. V. Biopolymers 1989, 28, 1681-1694.
8. Garcia, A. E.; Hummer, G. Proteins 2000, 38, 261-272.
9. Dunbar, J.; Yennawar, H. P.; Banerjee, S.; Luo, J.; Farber, G. K. Protein Sci. 1997, 6, 1727-1733.
10. Vanzi, F.; Madan, B.; Sharp, K. J. Am. Chem. Soc. 1998, 120, 10748-10753.
11. Feng, Y.; Wand, J.; Sligar, W. G. Biochemistry 1991, 30, 7711-7717.
12. Lyubovitsky, J. G.; Gray, H. B.; Winkler, J. R. J. Am. Chem. Soc. 2002, 124, 5481-5485.
13. Telford, J. R.; Tezcan, F. A.; Gray, H. B.; Winkler, J. R. Biochemistry 1999, 38, 1944-1949.
14. Shastry, M. C. R.; Sauder, J. M.; Roder, H. Acc. Chem. Res. 1998, 31, 717-725.
15. Lee, J. C.; Gray, H. B.; Winkler, J. R. Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 2001, 98, 7760-7764.
16. Jones, C. M.; Henry, E. R.; Hu, Y.; Chan, C.; Luck, S. D.; Bhuyan, A.; Roder, H.; Hofrichter, J.; Eaton, W. A. Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 1993, 90, 11860-11864.
17. Hagen, S. J.; Hofrichter, J.; Eaton, W. A. J. Phys. Chem. B 1997, 101, 2352-2365.
18. Colon, W.; Wakem, L. P.; Sherman, F.; Roder, H. Biochemistry 1997, 36, 12535-12541.
19. Mines, G. A.; Winkler, J. R.; Gray, H. B. Spectroscopic Studies of Ferrocytochrome c Folding. In Spectroscopic Methods in Bioinorganic Chemistry; Solomon, E., Hodgson, K., Eds.; American Chemical Society: Washington, DC, 1997; Vol. 692, pp 188-211.
20. Telford, J. R.; Wittung-Stafshede, P.; Gray, H. B.; Winkler, J. R. Acc. Chem. Res. 1998, 31, 755-763.
21. Chen, E.; Goldbeck, R. A.; Kliger, D. S. J. Phys. Chem. A 2003, 107, 8149-8155.
22. Anni, H.; Vanderkooi, J. M.; Mayne, L. C. Biochemistry 1995, 34, 5744-5753.
23. Lee, J. C.; Chang, I.; Gray, H. B.; Winkler, J. R. J. Mol. Biol. 2002, 320, 159-164.
24. Tezcan, F. A.; Findley, W. M.; Crane, B. R.; Ross, S. A.; Lyubovitsky, J. G.; Gray, H. B.; Winkler, J. R. Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 2002, 99, 8626-8630.
25. Englander, S. W.; Sosnick, T. R.; Mayne, L. C.; Shtilerman, M.; Qi, P. X.; Bai, Y. Acc. Chem. Res. 1998, 31, 737-744.
26. Eaton, W. A.; Munoz, V.; Thompson, P. A.; Henry, E. R.; Hofrichter, J. Acc. Chem. Res. 1998, 31, 745-753.
27. Chang, I.-J.; Lee, J. C.; Winkler, J. R.; Gray, H. B. Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 2003, 100, 3838-3840.
28. Camacho, C. J.; Thirumalai, D. Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 1995, 92, 1277-1281.
29. Thirumalai, D. J. Phys. Chem. B 1999, 103, 608-610.
30. Sudha, B. P.; Dixit, S. N.; Moy, V. T.; Vanderkooi, J. M. Biochemistry 1984, 23, 2103-2107.
31. Caspar, J. V.; Sullivan, B. P.; Kober, E. M.; Meyer, T. J. Chem. Phys. Lett. 1982, 91, 91-95.
32. Caspar, J. V.; Meyer, T. J. J. Am. Chem. Soc. 1983, 105, 5583-5590.
33. Meyer, T. J. Pure Appl. Chem. 1986, 58, 1193-1206.
34. Elias, H.; Chou, M. H.; Winkler, J. R. J. Am. Chem. Soc. 1988, 110, 429-434.
35. Tremain, S. M.; Kostic, N. M. Inorg. Chem. 2002, 41, 3291-3301.
36. Winkler, J. R. Curr. Opin. Struct. Biol. 2004, 8, 169-174.
37. Banci, L.; Bertini, I.; Huber, J. G.; Spyroulias, G. A.; Turano, P. J. Biol. Inorg. Chem. 1999, 4, 21-31.
38. Low, D. W.; Gray, H. B.; Duus, J. O. J. Am. Chem. Soc. 1997, 119, 1-5.
39. Pekkarinen, L.; Linschitz, H. J. Am. Chem. Soc. 1960, 82, 2407-2411.
40. Vanderkooi, J. M.; Adar, F.; Erecinska, M. Eur. J. Biochem. 1976, 64, 381-387.
41. Wherland, S.; Gray, H. B. Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 1976, 73, 2950-2954.
42. Bushnell, G. W.; Louis, G. V.; Brayer, G. D. J. Mol. Biol. 1990, 214, 585-595.
43. Qi, P. X.; Urbauer, J. L.; Fuentes, E. J.; Leopold, M. F.; Wand, A. J. Nat. Struct. Biol. 1994, 1, 378-382.
44. Muegge, I.; Qi, P. X.; Wand, A. J.; Chu, Z. T.; Warshel, A. J. Phys. Chem. B 1997, 101, 825-836.
45. Makarov, V.; Pettitt, B. M.; Feig, M. Acc. Chem. Res. 2002, 35, 376-384.
46. Phillips, G. N., Jr.; Pettitt, B. M. Protein Sci. 1995, 4, 149-158.
47. Gottschalk, M.; Dencher, N. A.; Halle, B. J. Mol. Biol. 2001, 311, 605-621.
48. Otting, G.; Liepinsh, E.; Wuthrich, K. Science 1991, 254, 974-980.
49. Ernst, J. A.; Clubb, R. T.; Zhou, H.-X.; Gronenborn, A. M.; Clore, G. M. Science 1995, 267, 1813-1817.
50. Denisov, V. P.; Halle, B. Faraday Discuss. 1996, 103, 227-244.
51. Li, R.; Woodward, C. Protein Sci. 1999, 8, 1571-1591.
52. Zentko, S.; Scarrow, R. C.; Wright, W. W.; Vanderkooi, J. M. Biospectroscopy 1999, 5, 141-150.
53. Segel, D. J.; Fink, A. L.; Hodgson, K. O.; Doniach, S. Biochemistry 1998, 37, 12443-12451.
54. Shortle, D.; Ackerman, M. S. Science 2001, 293, 487-489.
55. Klein-Seetharaman, J.; Oikawa, M.; Grimshaw, S. B.; Wirmer, J.; Duchardt, E.; Ueda, T.; Imoto, T.; Smith, L. J.; Dobson, C. M.; Schwalbe, H. Science 2002, 295, 1719-1722.
56. Russell, B. S.; Melenkivitz, R.; Bren, K. L. Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 2000, 97, 8312-8317.
57. Dill, K. A.; Shortle, D. Annu. Rev. Biochem. 1991, 30, 795-825.
58. From, N. B.; Bowler, B. E. Biochemistry 1998, 37, 1623-1631.
59. Denisov, V. P.; Jonsson, B.-H.; Halle, B. Nat. Struct. Biol. 1999, 6, 253-260.
60. Lee, J. C.; Engman, K. C.; Tezcan, F. A.; Gray, H. B.; Winkler, J. R. Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 2002, 99, 14778-14782.
61. Zemel, H.; Hoffman, B. M. J. Am. Chem. Soc. 1981, 103, 1192-1201.
62. Soper, A. K.; Castner, E. W.; Luzar, A. Biophys. Chem. 2003, 105, 649-666.
63. Pace, C. N.; Laurents, D. V.; Thomson, J. A. Biochemistry 2990, 29, 2564-2572.
64. Monera, O. D.; Kay, C. M.; Hodges, R. S. Protein Sci. 1994, 3, 1984-1991.
65. Smith, J. S.; Scholtz, J. M. Biochemistry 1996, 35, 7292-7297.
66. Sosnick, T. R.; Mayne, L. C.; Hiller, R.; Englander, S. W. Nat. Struct. Biol. 1994, 1, 149-156.
67. Liu, Y.; Bolen, D. W. Biochemistry 1995, 34, 12884-12891.
68. Nozaki, Y.; Tanford, C. J. Biol. Chem. 1963, 238, 4074-4081.
69. Nozaki, Y.; Tanford, C. J. Biol. Chem. 1970, 245, 1648-1652.
70. Gupta, R.; Yadav, S.; Ahmad, F. Biochemistry 1996, 35, 11925-11930.
71. One drawback to Zn-porphyrin triplet states as a probe for hydration is time scale; the protected nature of the porphyrin in the folded protein requires the folding reaction to be sufficiently slower than the ∼10 ms lifetime.
72. Low, D. W.; Winkler, J. R.; Gray, H. B. J. Am. Chem. Soc. 1996, 118, 117-120.
73. Ye, S.; Shen, C.; Cotton, T. M.; Kostic, N. M. J. Inorg. Biochem. 1997, 65, 219-226.