De novo design of a D2-symmetrical protein that reproduces the diheme four-helix bundle in cytochrome bc1

Journal of the American Chemical Society

Volumn 126, Issue 26, 2004, Pages 8141-8147

  Ghirlanda, Giovanna ^a,b   Osyczka, Artur ^a   Liu, Weixia ^a   Antolovich, Michael ^d   Smith, Kevin M ^d   Dutton, P Leslie ^a   Wand, A Joshua ^a   DeGrado, William F ^a,c  

^a UNIVERSITY OF PENNSYLVANIA   (United States)

^b ARIZONA STATE UNIVERSITY   (United States)

^c UNIVERSITY OF PENNSYLVANIA   (United States)

^d LOUISIANA STATE UNIVERSITY   (United States)

Author keywords

[No Author keywords available]

Indexed keywords

CONCENTRATION (PROCESS); CONFORMATIONS; HYDROGEN BONDS; MOLECULAR STRUCTURE; OXIDATION; PIGMENTS; POLYPEPTIDES; REDUCTION;

CYTOCHROMES; LIGANDS EFFECT; REDOX POTENTIAL;

PROTEINS;

FERRIC ION; HEME; HISTIDINE; IMIDAZOLE; LIGAND; TETRAMER; THREONINE; UBIQUINOL CYTOCHROME C REDUCTASE;

ARTICLE; BINDING AFFINITY; CONCENTRATION RESPONSE; ELECTRON SPIN RESONANCE; HYDROGEN BOND; MODEL; OXIDATION REDUCTION POTENTIAL; OXIDATION REDUCTION REACTION; PROTEIN BINDING; PROTEIN CONFORMATION; PROTEIN FOLDING; PROTEIN STRUCTURE; REDUCTION;

BINDING SITES; CYTOCHROME C GROUP; ELECTRON SPIN RESONANCE SPECTROSCOPY; HEMEPROTEINS; HEMIN; HYDROGEN BONDING; MAGNETIC RESONANCE SPECTROSCOPY; MODELS, MOLECULAR; OXIDATION-REDUCTION; PEPTIDES; THERMODYNAMICS;

EID: 3042736063     PISSN: 00027863     EISSN: None     Source Type: Journal    
DOI: 10.1021/ja039935g     Document Type: Article

References (64)

1. Benson, D. R.; Hart, B. R.; Zhou, X.; Doughty, M. B. J. Am. Chem. Soc. 1995, 117, 8502.
2. Liu, D. L.; Williamson, D. A.; Kennedy, M. L.; Williams, T. D.; Morton, M. M.; Benson, D. R. J. Am. Chem. Soc. 1999, 121, 11798.
3. D'Auria, G.; Maglio, O.; Nastri, F.; Lombardi, A.; Mazzeo, M.; Morelli, G.; Paolillo, L.; Pedone, C.; Pavone, V. Chem.-Eur. J. 1997, 3, 350-362.
4. Nastri, F.; Lombardi, A.; Morelli, G.; Maglio, O.; DAuria, G.; Pedone, C.; Pavone, V. Chem.-Eur. J. 1997, 3, 340-349.
5. Lombardi, A.; Nastri, F.; Sanseverino, M.; Maglio, O.; Pedone, C.; Pavone, V. Inorg. Chim. Acta 1998, 276, 301-313.
6. Huffman, D. L.; Suslick, K. S. Inorg. Chem. 2000, 39, 5418-5419.
7. Rosenblatt, M. M.; Huffman, D. L.; Wang, X.; Remmer, H. A.; Suslick, K. S. J. Am. Chem. Soc. 2002, 124, 12394-12395.
8. Sakamoto, S.; Ueno, A.; Mihara, H. J. Chem. Soc., Perkin Trans. 2 1998, 2395-2404.
9. Sakamoto, S.; Obataya, I.; Ueno, A.; Mihara, H. J. Chem. Soc., Perkin Trans 2 1999, 2059-2069.
10. Aron, J.; Baldwin, D. A.; Marques, H. M.; Pratt, J. M.; Adams, P. A. J. Inorg. Biochem. 1986, 27, 227-243.
11. Obataya, I.; Kotaki, T.; Sakamoto, S.; Ueno, A.; Mihara, H. Bioorg. Med. Chem. Lett. 2000, 10, 2719-2722.
12. Rojas, N. R.; Kamtekar, S.; Simons, C. T.; McLean, J. E.; Vogel, K. M.; Spiro, T. G.; Farid, R. S.; Hecht, M. H. Protein Sci. 1997, 6, 2512-2524.
13. Moffet, D. A.; Hecht, M. H. Chem. Rev. 2001, 101, 3191-3203.
14. Robertson, D. E.; Farid, R. S.; Moser, C. C.; Urbauer, J. L.; Mulholland, S. E.; Pidikiti, R.; Lear, J. D.; Wand, A. J.; DeGrado, W. F.; Dutton, P. L. Nature 1994, 368, 425-432.
15. Shifman, J. M.; Gibney, B. R.; Sharp, R. E.; Dutton, P. L. Biochemistry 2000, 39, 14813-14821.
16. Gibney, B. R.; Huang, S. S.; Skalicky, J. J.; Fuentes, E. J.; Wand, A. J.; Dutton, P. L. Biochemistry 2001, 40, 10550-10561.
17. Choma, C.; Lear, J. D.; Nelson, M. J.; Dutton, P. L.; Robertson, D. E.; DeGrado, W. F. J. Am. Chem. Soc. 1994, 116, 856-865.
18. Rau, H. K.; Haehnel, W. J. Am. Chem. Soc. 1998, 120, 468-476.
19. Rau, H. K.; DeJonge, N.; Haehnel, W. Angew Chem., Int. Ed. 2000, 39, 250-253.
20. Fahnenschmidt, M.; Bittl, R.; Schlodder, E.; Haehnel, W.; Lubitz, W. Phys. Chem. Chem. Phys. 2001, 3, 4082-4090.
21. Wei, Y.; Kim, S.; Fela, D.; Baum, J.; Hecht, M. H. Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 2003.
22. Wilson, J. R.; Caruana, D. J.; Gilardi, G. Chem. Commun. (Camb) 2003, 356-357.
23. Dahiyat, B. I.; Mayo, S. L. Science 1997, 278, 82-87.
24. Desjarlais, J. R.; Handel, T. M. J. Mol. Biol. 1999, 290, 305-318.
25. Harbury, P. B.; Plecs, J. J.; Tidor, B.; Alber, T.; Kim, P. S. Science 1998, 282, 1462-1467.
26. North, B.; Summa, C. M.; Ghirlanda, G.; DeGrado, W. F. J. Mol. Biol. 2001, 311, 1081-1090.
27. Desjarlais, J. R.; Clarke, N. D. Curr. Opin. Struct. Biol. 1998, 8, 471-475.
28. Street, A. G.; Mayo, S. L. Structure Fold. Des. 1999, 7, R105-109.
29. Huang, S. S.; Gibney, B. R.; Stayrook, S. E.; Dutton, P. L.; Lewis, M. J. Mol. Biol. 2003, 326, 1219-1225.
30. Skalicky, J. J.; Bieber, R. J.; Gibney, B. R.; Rabanal, F.; Dutton, P. L.; Wand, A. J. J. Biomol. NMR 1998, 11, 227-228.
31. Huang, S. S.; Koder, R. L.; Lewis, M.; Wand, A. J.; Dutton, P. L. PNAS 2004, 101, 5536-5541.
32. Iwata, S.; Lee, J. W.; Okada, K.; Lee, J. K.; Iwata, M.; Rasmussen, B.; Link, T. A.; Ramaswamy, S.; Jap, B. K. Science 1998, 281, 64-71.
33. Xia, D.; Yu, C. A.; Kim, H.; Xia, J. Z.; Kachurin, A. M.; Zhang, L.; Yu, L.; Deisenhofer, J. Science 1997, 277, 60-66.
34. Zhang, Z.; Huang, L.; Shulmeister, V. M.; Chi, Y. I.; Kim, K. K.; Hung, L. W.; Crofts, A. R.; Berry, E. A.; Kim, S. H. Nature 1998, 392, 677-684.
35. Hunte, C.; Koepke, J.; Lange, C.; Robmanith, T.; Michel, H. Structure 2000, 669-684.
36. Salerno, J. C. J. Biol. Chem. 1984, 259, 2331-2336.
37. Willner, I.; Heleg-Shabtai, V.; Katz, E.; Rau, H. K.; Haehnel, W. J. Am. Chem. Soc. 1999, 121, 6455-6468.
38. Rau, H. K.; DeJonge, N.; Haehnel, W. Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 1998, 95, 11526-11531.
39. Lombardi, A.; Summa, C. M.; Geremia, S.; Randaccio, L.; Pavone, V.; DeGrado, W. F. Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 2000, 97, 6298-6305.
40. Betz, S. F.; DeGrado, W. F. Biochemistry 1996, 35, 6955-6962.
41. Pettigrew, G. W.; Moore, G. R. Cytochromes c. Biological Aspects; Springer-Verlag: Berlin, Heidelberg, New York, 1987.
42. Yu, L.; Xu, J.-X.; Haley, P. E.; Yu, C.-A. J. Biol. Chem. 1987, 262, 1137-1143.
43. Gibney, B. R.; Rabanal, F.; Reddy, K. S.; Dutton, P. L. Biochemistry 1998, 37, 4635-4643.
44. Myer, Y. P.; Pande, A. In The Porphyrins; Dolphin, D., Ed.; Academic Press: New York, 1978; pp 271-322.
45. Salerno, J. C. Biochem. Soc. Trans. 1985, 13, 611-615.
46. Walker, F. A. Coord. Chem. Rev. 1999, 186, 471-534.
47. Benda, R.; Schunemann, V.; Trautwein, A. X.; Cai, S.; Reddy Polam, J.; Watson, C. T.; Shokhireva, T.; Walker, F. A. J. Biol. Inorg. Chem. 2003, 8, 787-801.
48. de Vries, S.; Albracht, S. P. Biochim. Biophys. Acta 1979, 546, 334-340.
49. Walker, F. A. Chem. Rev. 2004, 104, 589-616.
50. Dutton, P. L. Methods Enzymol. 1978, 54, 411-435.
51. de Vries, S.; Albracht, S. P.; Leeuwerik, F. J. Biochim. Biophys. Acta 1979, 546, 316-333.
52. Von Jagow, G.; Schagger, H.; Engel, W. D.; Hachenberg, H.; Kolb, H. J. In Energy Conservation in Biological Membranes; Schafer, G., Klingenberg, M., Eds.: Berlin, 1978; p 43.
53. Moser, C. C.; Giangiacomo, K. M.; Matsuura, K.; de Vries, S.; Dutton, P. L. Methods Enzymol. 1986, 126, 293.
54. Summa, C. M.; Rosenblatt, M. M.; Hong, J. K.; Lear, J. D.; DeGrado, W. F. J. Mol. Biol. 2002, 321, 923-938.
55. Smith, K. M.; Parish, D. W.; Inouye, W. S. J. Org. Chem. 1986, 51, 666-671.
56. Smith, K. M.; Fujinari, E. M.; Langty, K. C.; Parish, D. W.; Tabba, H. D. J. Am. Chem. Soc. 1983, 105, 6638-6646.
57. Berry, E. A.; Trumpower, B. L. Anal. Biochem. 1987, 161, 1-15.
58. Brooks, I. S.; Soneson, K. K.; Hensley, P. Biophys. J. 1993, 64, 244.
59. Valkova-Valchanova, M. B.; Saribas, A. S.; Gibney, B. R.; Dutton, P. L.; Daldal, F. Biochemistry 1998, 37, 16242-16251.
60. Lee, A. L.; Kinnear, S. A.; Wand, A. J. Nat. Struct. Biol. 2000, 7, 72-77.
61. Marley, J.; Lu, M.; Bracken, C. J. Biomol. NMR 2001, 20, 71-75.
62. Wishart, D. S.; Bigam, C. G.; Yao, J.; Abildgaard, F.; Dyson, H. J.; Oldfield, E.; Markley, J. L.; Sykes, B. D. J. Biomol. NMR 1995, 6, 135-140.
63. Kay, L. E.; Keifer, P.; Saarinen, T. J. Am. Chem. Soc. 1992, 114, 10663-10665.
64. Zhang, O. W.; Kay, L. E.; Olivier, J. P.; Forman-Kay, J. D. J. Biomol. NMR 1994, 4, 845-858.