Peptide secondary structure folding reaction coordinate: Correlation between UV Raman amide III frequency, ψ Ramachandran angle, and hydrogen bonding

Journal of Physical Chemistry B

Volumn 110, Issue 4, 2006, Pages 1928-1943

  Mikhonin, Aleksandr V ^a   Bykov, Sergei V ^a   Myshakina, Nataliya S ^a   Asher, Sanford A ^a  

^a UNIVERSITY OF PITTSBURGH   (United States)

Author keywords

[No Author keywords available]

Indexed keywords

HYDROGEN BONDS; RAMAN SPECTROSCOPY; RESONANCE; ULTRAVIOLET RADIATION; ULTRAVIOLET SPECTROSCOPY;

UV RAMAN AMIDE III FREQUENCY; UV RESONANCE RAMAN (UVRR) SPECTROSCOPY;

POLYPEPTIDES;

EID: 32544446167     PISSN: 15206106     EISSN: None     Source Type: Journal    
DOI: 10.1021/jp054593h     Document Type: Article

References (115)

1. Kuszewski, J.; Schwieters, C. D.; Garrett, D. S.; Byrd, R. A.; Tjandra, N.; Clore, G. M. J. Am. Chem. Soc. 2004, 126, 6258.
2. Tugarinov, V.; Hwang, P. M.; Kay, L. E. Annu. Rev. Biochem. 2004, 73, 107.
3. Dyson, H. J.; Wright, P. E. Chem. Rev. 2004, 104, 3607.
4. Sattler, M.; Schleucher, J.; Griesinger, C. Prog. Nucl. Magn. Reson. Spectrosc. 1999, 34, 93.
5. Wider, G.; Wuthrich, K. Curr. Opin. Struct. Biol. 1999, 9, 594.
6. Clore, G. M.; Gronenborn, A. M. Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 1998, 95, 5891.
7. Campbell-Burk, S.; Zhong, S. Curr. Opin. Biotechnol. 1994, 5, 346.
8. Bax, A.; Grzesiek, S. Ace. Chem. Res. 1993, 26, 131.
9. Billeter, M. Q. Rev. Biophys. 1992, 25, 325.
10. Bonmatin, J. M.; Genest, M.; Petit, M. C.; Gincel, E.; Simorre, J. P.; Cornet, B.; Gallet, X.; Caille, A.; Labbe, H.; Vovelle, F.; Ptak, M. Biochimie 1992, 74, 825.
11. Wagner, G.; Hyberts, S. G.; Havel, T. F. Annu. Rev. Biophys. Biomol. Struct. 1992, 21, 167.
12. MacKenzie, N. E.; Gooley, P. R.; Hardaway, L. A. Annu. Rev. Physiol. 1992, 54, 749.
13. James, T. L.; Basus, V. J. Annu. Rev. Phys. Chem. 1991, 42, 501.
14. Hass, M. A. S.; Thuesen, M. H.; Christensen, H. E. M.; Led, J. J. J. Am. Chem. Soc. 2004, 126, 753.
15. Palmer, A. G., III.; Grey, M. J.; Wang, C. Methods Enzymol. 2005, 394, 430.
16. Asher, S. A. Handbook of Vibrational Spectroscopy; John Wiley & Sons: New York, 2001; Vol. 1, p 557.
17. Schweitzer-Stenner, R. J. Raman Spectrosc. 2001, 32, 711.
18. Thomas, G. J., Jr. Annu. Rev. Biophys. Biomol. Struct. 1999, 28, 1.
19. Spiro, T. G.; Czernuszewicz, R. S. Methods Enzymol. 1995, 246, 416.
20. Austin, J. C.; Jordan, T.; Spiro, T. G. Adv. Spectrosc. (Chichester, U.K.) 1993, 20, 55.
21. Tuma, R.; Russell, M.; Rosendahl, M.; Thomas, G. J., Jr. Biochemistry 1995, 34, 15150.
22. Lednev, I. K.; Karnoup, A. S.; Sparrow, M. C.; Asher, S. A. J. Am. Chem. Soc. 1999, 121, 8074.
23. Huang, C.-Y.; Balakrishnan, G.; Spiro, T. G. Abstracts of Papers, 229th ACS National Meeting, San Diego, CA, United States, March 13- 17, 2005; American Chemical Society: Washington. DC, 2005, INOR.
24. Gulotta, M.: Rogatsky, E.; Callender, R. H.; Dyer, R. B. Biophys. J. 2003, 84, 1909.
25. Rubtsov, I. V.; Wang, J.; Hochstrasser, R. M. J. Phys. Chem. A 2003, 107. 3384.
26. Callender, R.; Dyer, R. B. Curr. Opin. Struct. Biol. 2002, 12, 628.
27. Haruta, N.; Kitagawa, T. Biochemistry 2002, 41, 6595.
28. Pan, D.; Ganim, Z.; Kim, J. E.; Verhoeven, M. A.; Lugtenburg, J.; Mathies, R. A. J. Am. Chem. Soc. 2002, 124, 4857.
29. Lednev, I. K.; Karnoup, A. S.; Sparrow, M. C.; Asher, S. A. J. Am. Chem. Soc. 2001, 123, 2388.
30. Wang, J.; El-Sayed, M. A. Biophys. J. 2001, 80, 961.
31. Yamamoto, K.; Mizutani, Y.; Kitagawa, T. Biophys. J. 2000, 79, 485.
32. Hamm, P.; Lim. M.; Hochstrasser, R. M. J. Phys. Chem. B 1998, 702, 6123.
33. Hochstrasser, R. M. Ultrafast Processes Chem. Photobiol. 1995, 163.
34. Spiro, T. G.; Smulevich, G.; Su, C. Biochemistry 1990, 29, 4497.
35. Tuma, R. J. Raman Spectrosc. 2005, 36, 307.
36. Jarzecki, A. A.; Spiro, T. G. J. Phys. Chem. A 2005, 109, 421.
37. Venkateshrao, S.; Yin, J.; Jarzecki, A. A.; Schultz, P. G.; Spiro, T. G. J. Am. Chem. Soc. 2004, 126, 16361.
38. Chi, Z.; Chen, X. G.; Holtz, J. S. W.; Asher, S. A. Biochemistry 1998, 37, 2854.
39. Copeland, R. A.; Spiro, T. G. Biochemistry 1987, 26, 2134.
40. Lord, R. C. Appl. Spectrosc. 1977, 31, 187.
41. Overman, S. A.; Bondre, P.; Maiti, N. C.; Thomas, G. J., Jr. Biochemistry 2005, 44, 3091.
42. Mikhonin, A. V.; Ahmed, Z.; Ianoul, A.; Asher., S. A. J. Phys. Chem. B 2004, 108, 19020.
43. Asher, S. A.; Mikhonin, A. V.; Bykov, S. B. J. Am. Chem. Soc. 2004, 126, 8433.
44. Cai, S.; Singh, B. R. Biochemistry 2004, 43, 2541.
45. Ozaki, Y.; Murayama, K.; Wu, Y.; Czarnik-Matusewicz, B. Spectroscopy (Amsterdam, Neth.) 2003, 17, 79.
46. Blanch, E. W.; Hecht, L.; Barron, L. D. Methods (San Diego, CA, U.S.) 2003, 29, 196.
47. Asher, S. A.; Ianoul, A.; Mix, G.; Boyden. M. N.; Karnoup, A.; Diem, M.; Schweitzer-Stenner, R. J. Am. Chem. Soc. 2001, 123, 11775.
48. Jung. Y. M.; Czarnik-Matusewicz. B.; Ozaki, Y. J. Phys. Chem. B 2000, 104, 7812.
49. Vedantham, G.; Sparks, H. G.; Sane, S. U.: Tzannis, S.; Przybycien, T. M. Anal. Biochem. 2000, 285, 33.
50. Vecchio, G.; Zambianchi, F.; Zacchetti, P.; Secundo, F.; Carrea, G. Biotechnol. Bioeng. 1999, 64, 545.
51. Baello, B. I.; Pancoska, P.; Keiderling, T. A. Anal. Biochem. 1997, 250, 212.
52. Bramanti, E.; Benedetti, E.; Sagripanti, A.; Papineschi, F.: Benedetti, E. Biopolymers 1997. 41, 545.
53. Colaianni, S. E. M.; Aubard, J.; Hansen, S. H.; Nielsen, O. F. Vib. Spectrosc. 1995, 9, 111.
54. Griebenow, K.; Klibanov, A. M. Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 1995, 92, 10969.
55. Jordan, T.; Spiro, T. G. J. Raman Spectrosc. 1994, 25, 537.
56. Fu, F.-N.; DeOliveira, D. B.; Trumble, W. R.; Sarkar, H. K.; Singh, B. R. Appl. Spectrosc. 1994, 48, 1432.
57. DeGrazia, H.; Harman, J. G.; Tan, G. S.; Wartell, R. M. Biochemistry 1990, 29, 3557.
58. Roberts, G. M.; Lee, O.; Calienni, J.; Diem, M. J. Am. Chem. Soc. 1988, 110, 1749.
59. Ianoul, A.; Boyden, M. N.; Asher, S. A. J. Am. Chem. Soc. 2001, 123. 7433.
60. Mikhonin, A. V.; Myshakina, N. S.; Bykov, S. V.; Asher, S. A. J. Am. Chem. Soc. 2005, 127, 7712.
61. Mikhonin, A. V.; Asher, S. A. J. Phys. Chem. B 2005, 109, 3047.
62. Mix, G.; Schweitzer-Stenner, R.; Asher, S. A. J. Am. Chem. Soc. 2000, 122, 9028.
63. Fang, C.; Wang, J.; Charnley, A. K.; Barber-Armstrong, W.; Smith, A. B.; Decatur, S. M.; Hochstrasser. R. M. Chem. Phys. Lett. 2003, 382, 586.
64. Dudik, J. M.; Johnson, C. R.; Asher, S. A. J. Phys. Chem. 1985, 89, 3805.
65. Robin, M. B. Higher Excited States of Polyatomic Molecules; Academic Press: New York, 1975; Vol. II.
66. Chen, X. G.; Asher, S. A.; Schweitzer-Stenner, R.; Mirkin, N. G.; Krimm, S. J. Am. Chem. Soc. 1995, 117. 2884.
67. Ianoul, A.; Mikhonin, A.; Lednev, I. K.; Asher, S. A. J. Phys. Chem. A 2002, 106, 3621.
68. Chen, X. G.; Schweitzer-Stenner, R.; Asher, S. A.; Mirkin, N. G.; Krimm, S. J. Phys. Chem. 1995, 99, 3074.
69. Garcia, A. E.; Onuchic, J. N. Structure (Cambridge, MA, U.S.) 2005. 13, 497.
70. Snow, C. D.; Sorin, E. J.; Rhee, Y. M.; Pande, V. S. Annu. Rev. Biophys. Biomol. Struct. 2005, 34, 43.
71. Rhee, Y. M.; Sorin, E. J.; Jayachandran, G.; Lindahl, E.; Pande, V. S. Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 2004, 101, 6456.
72. Bykov, S. V.; Lednev, I. K.; lanoul, A.; Mikhonin, A. V.; Asher. S. A. Appl. Spectrosc., 2005, 59, 1541.
73. Mirkin, N. G.; Krimm, S. J. Phys. Chem. A 2002, 106, 3391.
74. Kubelka, J.; Keiderling, T. A. J. Phys. Chem. A 2001, 105, 10922.
75. Besley, N. A. J. Phys. Chem. A 2004, 108, 10794.
76. Torii, H.; Tatsumi, T.; Tasumi, M. J. Raman Spectrosc. 1998, 29, 537.
77. Schmidt, P.; Dybal, J.; Rodriguez-Cabello, J. C.; Reboto, V. Biomacromolecules 2005, 6, 697.
78. Torii, H.; Tatsumi, T.; Kanazawa, T.; Tasumi, M. J. Phys. Chem. B 1998, 102, 309.
79. Torii, H.; Tatsumi, T.; Tasumi, M. Mikrochim. Acta, Suppl. 1997, 14, 531.
80. Gnanakaran, S.; Hochstrasser, R. M.; Garcia, A. E. Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 2004, 101, 9229.
81. Ham, S.; Hahn, S.; Lee, C.; Kim, T.-K.; Kwak, K.; Cho, M. J. Phys. Chem. B 2004, 108, 9333.
82. Del Bene, J. E.; Jordan, M. J. T. Int. Rev. Phys. Chem. 1999, 18, 119.
83. Bakker, H. J.; Nienhuys, H. K. Science 2002, 297, 587.
84. Chaban, G. M.; Gerber, R. B. J. Chem. Phys. 2001, 115, 1340.
85. Henri-Rousseau, O.; Biaise, P. Chem. Phys. 1999, 250, 249.
86. Torii, H. J. Phys. Chem. A 2004, 108, 7272.
87. Cheatum, C. M.; Tokmakoff, A.; Knoester, J. J. Chem. Phys. 2004, 120, 8201.
88. Schweitzer-Stenner, R.; Eker, F.; Huang, Q.; Griebenow, K.; Mroz, P. A.; Kozlowski, P. M. J. Phys. Chem. B 2002, 106, 4294.
89. Pimenov, K. V.; Bykov, S. V.; Mikhonin, A. V.; Asher, S. A. J. Am. Chem. Soc. 2005, 127, 2840.
90. Lovell, S. C.; Davis, I. W.; Arendall, W. B., III.; de Bakker, P. I. W.; Word, J. M.; Prisant, M. G.; Richardson, J. S.; Richardson, D. C. Proteins 2003, 50, 437.
91. Ho, B. K.; Thomas, A.; Brasseur, R. Protein Sci. 2003, 12, 2508.
92. Kleywegt, G. J.; Jones, T. A. Structure (London, U.K.) 1996, 4, 1395.
93. Yennawar, H. P.; Natarajan, S.; Viswamitra, M. A. Int. J. Peptide Protein Res. 1991, 38, 569.
94. Fletterick, R. J.; Tsai, C. C.; Hughes, R. E. J. Phys. Chem. 1971, 75, 918.
95. Eggleston, D. S.; Hodgson, D. J. Int. J. Peptide Protein Res. 1983, 21, 288.
96. Gorbitz, C. H. Acta Crystallogr. 2000, C56, 500.
97. Eggleston, D. S. Acta Crystallogr. 1984, C40, 1250.
98. Jones, P. G.; Falvello, L.; Kennard, O. Acta Crystallogr. 1978, B34, 1939.
99. Chaturvedi, S.; Go, K.; Parthasarathy, R. Biopolymers 1991, 31, 397.
100. Lednev, I. K.; Ermolenkov, V. V.; He, W.; Xu, M. Anal. Bioanal. Chem. 2005, 381, 431.
101. Dixon, D. A.; Dobbs, K. D.; Valentini, J. J. J. Phys. Chem. 1994, 98, 13435.
102. Guo, H.; Karplus, M. J. Phys. Chem. 1992, 96, 7273.
103. Jorgensen, W. L.; Swenson, C. J. J. Am. Chem. Soc. 1985, 107, 1489.
104. Huang, H.; Malkov, S.; Coleman, M.; Painter, P. J. Phys. Chem. A 2003, 107, 7697.
105. Avbelj, F.; Luo, P.; Baldwin, R. L. Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 2000, 97, 10786.
106. Herrebout, W. A.; Clou, K.; Desseyn, H. O. J. Phys. Chem. A 2001, 105, 4865.
107. Noda, I.; Liu, Y.; Ozaki, Y. J. Phys. Chem. 1996, 100, 8665.
108. Fleming, P. J.; Fitzkee, N. C.; Mezei, M.; Srinivasan, R.; Rose, G. D. Protein Sci. 2005, 14, 111.
109. Bochicchio, B.; Tamburro, A. M. Chirality 2002, 14, 782.
110. Shi, Z.; Woody, R. W.; Kallenbach, N. R. Adv. Protein Chem. 2002, 62, 163.
111. Mayne, L. C.; Hudson, B. J. Phys. Chem. 1991, 95, 2962.
112. Walsh, S. T. R.; Cheng, R. P.; Wright, W. W.; Alonso, D. O. V.; Daggett, V.; Vanderkooi, J. M.; DeGrado, W. F. Protein Sci. 2003, 72, 520.
113. Manas. E. S.; Getahun, Z.; Wright, W. W.; DeGrado, W. F.; Vanderkooi, J. M. J. Am. Chem. Soc. 2000, 122, 9883.
114. McColl, I. H.; Blanch, E. W.; Hecht, L.; Barron, L. D. J. Am. Chem. Soc. 2004, 126, 8181.
115. Sheu, S.-y.; Yang, D.-y.; Selzle, H. L.; Schlag, E. W. Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 2003, 100, 12683.