Quantum chemical evaluation of protein control over heme ligation: CO/O 2 Discrimination in myoglobin

Journal of Physical Chemistry B

Volumn 109, Issue 7, 2005, Pages 3065-3070

  De Angelis, Filippo ^a,c   Jarzȩcki, Andrzej A ^a,b   Car, Roberto ^a   Spiro, Thomas G ^a  

^a PRINCETON UNIVERSITY   (United States)

^b CITY UNIVERSITY OF NEW YORK   (United States)

^c UNIVERSITY OF PERUGIA   (Italy)

Author keywords

[No Author keywords available]

Indexed keywords

HEME LIGATION; MYOGLOBIN; OXYGEN CARRIERS; QUANTUM MECHANICAL TREATMENT;

BINDING ENERGY; CARBON MONOXIDE; CARRIER CONCENTRATION; CRYSTAL STRUCTURE; HYDROGEN BONDS; OXYGEN; PROBABILITY DENSITY FUNCTION; PROTEINS; X RAY ANALYSIS;

QUANTUM THEORY;

CARBON; CARBON MONOXIDE; HEME; HISTIDINE; ISOLEUCINE; MYOGLOBIN; OXYGEN;

ANIMAL; ARTICLE; BINDING SITE; CHEMICAL STRUCTURE; CHEMISTRY; COMPUTER PROGRAM; CONFORMATION; METHODOLOGY; PHOTOCHEMISTRY; PROTEIN BINDING; QUANTUM THEORY;

ANIMALS; BINDING SITES; CARBON; CARBON MONOXIDE; HEME; HISTIDINE; ISOLEUCINE; MODELS, MOLECULAR; MOLECULAR CONFORMATION; MYOGLOBIN; OXYGEN; PHOTOCHEMISTRY; PROTEIN BINDING; QUANTUM THEORY; SOFTWARE;

EID: 14644398597     PISSN: 15206106     EISSN: None     Source Type: Journal    
DOI: 10.1021/jp0451851     Document Type: Article

References (67)

1. Spiro, T. G.; Jarzecki, A. A. Curr. Opin. Chem. Biol. 2001, 5, 715.
2. Springer, B. A.; Sligar, S. G.; Olson, J. S.; Phillips, G. N., Jr. Chem. Rev. 1994, 94, 699.
3. Spiro, T. G.; Kozlowsti, P. M. Acc. Chem. Res. 2001, 34, 137.
4. Collman, J. P.; Fu, L. Acc. Chem. Res. 1999, 32, 455.
5. Momenteau, M.; Reed, C. A. Chem. Rev. 1994, 94, 659.
6. Kuriyan, J.; Wilz, S.; Karplus, M.; Petsko, G. A. J. Mol. Biol. 1986, 192, 133.
7. Cheng, X. D.; Schoenborn, B. P. Acta Crystallogr., Sec. B 1990, 46, 195.
8. Quillin, M. L.; Arduini, R. M.; Olson, J. S.; Phillips, G. N. J. Mol. Biol. 1993, 234, 140.
9. Yang, F.; Phillips, G. N. J. Mol. Biol. 1996, 256, 762.
10. Kachalova, G. S.; Popov, A. N.; Bartunik, H. D. Science 1999, 284, 473.
11. Vojtechovsky, J.; Chu, K.; Berendzen, J.; Sweet, R. M.; Schlichting, I. Biophys. J. 1999, 77, 2153.
12. Ghosh, A.; Bocian, D. F. J. Phys. Chem. 1996, 100, 6363.
13. Vangberg, T.; Bocian, D. F.; Ghosh, A. J. Biol. Inorg. Chem. 1997, 2, 526.
14. Kozlowski, P. M.; Vogel, K. M.; Zgierski, M. Z.; Spiro, T. G. J. Porphyrin Phthalocyanines 2001, 5, 312.
15. Rovira, C.; Kunc, K.; Hutter, J.; Ballone, P.; Parrinello, M. J. Phys. Chem. A 1997, 101, 8914.
16. Jewsbury, P.; Kitagawa, T. Biophys. J. 1994, 67, 2236.
17. Schulze, B. G.; Evanseck, J. D. J. Am. Chem. Soc. 1999, 121, 6444.
18. Car, R.; Parrinello, M. Phys. Rev. Lett. 1985, 55, 2471.
19. Spiro, T. G.; Kozlowski, P. M. J. Am. Chem. Soc. 1998, 120, 4524.
20. Vogel, K. M.; Kozlowski, P. M.; Zgierski, M. Z.; Spiro, T. G. Inorg. Chim. Acta 2000, 297, 11.
21. Vogel, K. M.; Kozlowski, P. M.; Zgierski, M. Z.; Spiro, T. G. J. Am. Chem. Soc. 1999, 121, 9915.
22. Spiro, T. G.; Zgierski, M. Z.; Kozlowski, P. M. Coord. Chem. Rev. 2001, 219-221, 923.
23. Rovira, C.; Schulze, B.; Eichinger, M.; Evanseck, J. D.; Parrinello, M. Biophys. J. 2001, 81, 435.
24. Franzen, S. J. Am. Chem. Soc. 2001, 123, 12578.
25. McMahon, M. T.; deDios, A. C.; Godbout, N.; Salzmann, R.; Laws, D. D.; Le, H. B.; Havlin, R. H.; Oldfield, E. J. Am. Chem. Soc. 1998, 120, 4784.
26. Zhang, Y.; Gossman, W.; Oldfield, E. J. Am. Chem. Soc. 2003, 125, 16387.
27. Ghosh, A.; Wondimagegn, T. J. Am. Chem. Soc. 2000, 122, 8101.
28. Conradie, J.; Wondimagegn, T.; Ghosh, A. J. Am. Chem. Soc. 2003, 125, 4968.
29. Barea, G.; Maseras, F.; Lledos, A. Intl. J. Quant. Chem. 2001, 85, 100.
30. Marechal, J.-D.; Maseras, F.; Lledos, A.; Mouaward, L.; Perahia, D. Chem. Phys. Lett. 2002, 353, 379.
31. Wondimagegn, T.; Ghosh, A. J. Am. Chem. Soc. 2001, 123, 5680.
32. Sigfridsson, E.; Ryde, U. J. Biol. Inorg. Chem. 1999, 4, 99.
33. Franzen, S. J. Am. Chem. Soc. 2002, 124, 13271.
34. Kushkuley, B.; Stavrov, S. S. Biophys. J. 1996, 70, 1214.
35. Kushkuley, B.; Stavrov, S. S. Biophys. J. 1997, 72, 899.
36. Sigfridsson, E.; Ryde, U. J. Inorg. Biochem. 2002, 91, 101.
37. Unno, M.; Christian, J. F.; Olson, J. S.; Sage, J. T.; Champion, P. M. J. Am. Chem. Soc. 1998, 120, 2670.
38. Straub, J. E.; Karplus, M. Chem. Phys. 1991, 158, 221.
39. Phillips, G. N.; Teodora, M. L.; Li, T. S.; Smith, B.; Olson, J. S. J.Phys. Chem. B 1999, 103, 8817.
40. Cm, Q.; Karplus, M. J. Chem. Phys. 2000, 112, 1133.
41. Giannozzi, P.; De Angelis, F.; Car, R. J. Chem. Phys. 2004, 120, 5903.
42. Pasquarello, A.; Laasonen, K.; Car, R.; Lee, C. Y.; Vanderbilt, D. Phys. Rev. Lett. 1992, 69, 1982.
43. Laasonen, K.; Pasquarello, A.; Car, R.; Lee, C.; Vanderblit, D. Phys. Rev. B 1993, 47, 10142.
44. Perdew, J. P.; Burke, K.; Ernzerhof, M. Phys. Rev. Lett. 1996, 77, 3865.
45. Vanderbilt, D. Phys. Rev. B 1990, 41, 7892.
46. Silvestrelli, P. L.; Parrinello, M. J. Chem. Phys. 1999, 111, 3572.
47. Silvestrelli, P. L.; Parrinello, M. Phys. Rev. Lett. 1999, 82, 3308.
48. Hetenyi, B.; De Angelis, F.; Giannozzi, P.; Car, R. J. Chem. Phys. 2004, 120, 8632.
49. Peng, S. M.; Ibers, J. A. J. Am. Chem. Soc. 1976, 98, 8032.
50. Becke, A. D. J. Chem. Phys. 1993, 98, 1372.
51. Becke, A. D. J. Chem. Phys. 1993, 98, 5648.
52. Jameson, G. B.; Rodley, G. A.; Robinson, W. T.; Gagne, R. R.; Reed, C. A.; Collman, J. P. Inorg. Chem. 1978, 17, 850.
53. Neese, F.; Solomon, E. I. J. Am. Chem. Soc. 1998, 120, 12829.
54. Rohde, J.-U.; Bukowski, M. R.; Que, L. J. Curr. Opin. Chem. Biol. 2003, 7, 674.
55. Friesner, R. A.; Baik, M.-H.; Gherman, B. F.; Guallar, V.; Wirstam, M.; Murphy, R. B.; Lippard, S. J. Coord. Chem. Rev. 2003, 238-239, 267.
56. Weiss, J. J. Nature 1964, 202, 83.
57. Bertran, J.; Ruizlopez, M. F.; Rinaldi, D. THEOCHEM 1991, 78, 337.
58. Frisch, M. J.; Trucks, G. W.; Schlegel, H. B.; Scuseria, G. E.; Robb, M. A.; Cheeseman, J. R.; Montgomery, J. A., Jr.; Vreven, T.; Kudin, K. N.; Burant, J. C.; Millam, J. M.; Iyengar, S. S.; Tomasi, J.; Barone, V.; Mennucci, B.; Cossi, M.; Scalmani, G.; Rega, N.; Petersson, G. A.; Nakatsuji, H.; Hada, M.; Ehara, M.; Toyota, K.; Fukuda, R.; Hasegawa, J.; Ishida, M.; Nakajima, T.; Honda, Y.; Kitao, O.; Nakai, H.; Kiene, M.; Li, X.; Knox, J. E.; Hratchian, H. P.; Cross, J. B.; Adamo, C.; Jaramillo, J.; Gomperts, R.; Stratmann, R. E.; Yazyev, O.; Austin, A. J.; Cammi, R.; Pomelli, C.; Ochterski, J. W.; Ayala, P. Y.; Morokuma, K.; Voth, G. A.; Salvador, P.; Dannenberg, J. J.; Zakrzewski, V. G.; Dapprich, S.; Daniels, A. D.; Strain, M. C.; Farkas, O.; Malick, D. K.; Rabuck, A. D.; Raghavachari, K.; Foresman, J. B.; Ortiz, J. V.; Cui, Q.; Baboul, A. G.; Clifford, S.; Cioslowski, J.; Stefanov, B. B.; Liu, G.; Liashenko, A.; Piskorz, P.; Komaromi, I.; Martin, R. L.; Fox, D. J.; Keith, T.; Al-Laham, M. A.; Peng, C. Y.; Nanayakkara, A.; Challacombe, M.; Gill, P. M. W.; Johnson, B. G.; Chen, W.; Wong, M. W.; Gonzalez, C.; Pople, J. A. Gaussian 03. Revision B.04; Gaussian, Ine: Pittsburgh, PA, 2003.
59. Hay, P. J.; Wadt, W. R. J. Chem. Phys. 1985, 82, 270.
60. Watchers, A. J. H. J. Chem. Phys. 1970, 52, 1033.
61. Hay, P. J. J. Chem. Phys. 1977, 66, 4377.
62. De Angelis, F.; Car, R.; Spiro, T. G. J. Am. Chem. Soc. 2003, 125, 15710.
63. Watanabe, T.; Ama, T.; Nakamoto, K. J. Phys. Chem. 1984, 88, 440.
64. Chance, M. R.; Courtney, S. H.; Chavez, M. D.; Ondrias, M. R.; Friedman, J. M. Biochemistry 1990, 29, 5537.
65. Miller, L. M.; Patel, M.; Chance, M. R. J. Am. Chem. Soc. 1996, 118, 4511.
66. Karlsson, A.; Parales, J. V.; Parales, R. E.; Gibson, D. T.; Eklund, H.; Ramaswamy, S. Science 2003, 299, 1039.
67. Olson, J. S.; Phillips, G. N. J. Biol. Inorg. Chem. 1997, 2, 544.