Local structure of β-hairpin isotopomers by FTIR, 2D IR, and ab initio theory

Journal of Physical Chemistry B

Volumn 110, Issue 14, 2006, Pages 7545-7555

  Wang, Jianping ^a   Chen, Jianxin ^a   Hochstrasser, Robin M ^a  

^a UNIVERSITY OF PENNSYLVANIA   (United States)

Author keywords

[No Author keywords available]

Indexed keywords

ELECTRONIC STRUCTURE; FOURIER TRANSFORM INFRARED SPECTROSCOPY; INFRARED SPECTROSCOPY; MOLECULAR ORIENTATION; PHASE TRANSITIONS; PROTEINS;

AMIDE-I; FREQUENCY SHIFTS; ISOTOPOMERS;

ISOTOPES;

EID: 33646238700     PISSN: 15206106     EISSN: None     Source Type: Journal    
DOI: 10.1021/jp057564f     Document Type: Article

References (72)

1. Blanco, F. J.; Jimenez, M. A.; Herranz, J.; Rico, M.; Santoro, J.; Nieto, J. L. J. Am. Chem. Soc. 1993, 115, 5887.
2. Blanco, F. J.; Rivas, G.; Serrano, U. Nature Struct. Biol. 1994, 7, 584.
3. Arrondo, J. L.; Blanco, F. J.; Serrano, L.; Goni, F. M. FEBS Lett. 1996, 384, 35.
4. Munoz, V.; Thompson, P. A.; Hofrichter, J.; Eaton, W. A. Nature (London) 1997, 390, 196.
5. Gellman, S. H. Curr. Opin. Chem. Biol. 1998, 2, 717.
6. Cochran, A. G.; Skelton, N. J.; Starovasnik, M. A. Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 2001, 98, 5578.
7. Fesinmeyer, R. M.; Hudson, F. M.; Andersen, N. H. J. Am. Chem. Soc. 2004, 126, 7238.
8. Wang, T.; Xu, Y.; Du, D.; Gai, F. Biopolymers 2004, 75, 163.
9. Setnicka, V.; Huang, R.; Thomas, C. L.; Etienne, M. A.; Kubelka, J.; Hammer, R. P.; Keiderling, T. A. J. Am. Chem. Soc. 2005, 127, 4992.
10. Snow, C. D.; Qiu, L.; Du, D.; Gai, F.; Hagen, S. J.; Pande, V. S. Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 2004, 101, 4077.
11. Du, D.; Zhu, Y.; Huang, C.-Y.; Gai, F. Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 2004, 101, 15915.
12. Yang, W. Y.; Pitera, J. W.; Swope, W. C.; Gruebele, M. J. Mol. Biol. 2004, 336, 241.
13. Torii, H.; Tasumi, M. J. Chem. Phys. 1992, 96, 3379.
14. Hamm, P.; Lim, M.; Hochstrasser, R. M. J. Phys. Chem. B 1998, 102, 6123.
15. Woutersen, S.; Hamm, P. J. Chem. Phys. 2001, 114, 2727.
16. Hamm, P.; Hochstrasser, R. M. Structure and dynamics of proteins and peptides: femtosecond two-dimensional infrared spectroscopy. In Ultrafast Infrared and Roman Spectroscopy, Payer, M. D., Ed.; Marcel Dekker Inc.: New York, 2001; p 273.
17. 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.
18. Kim, Y. S.; Wang, J.; Hochstrasser, R. M. J. Phys. Chem. B 2005, 109, 7511.
19. Krimm, S.; Bandekar, J. Adv. Protein Chem. 1986, 38, 181.
20. Hamm, P.; Woutersen, S. Bull. Chem. Soc. Jpn. 2002, 75, 985.
21. Choi, J.-H.; Ham, S.; Cho, M. J. Chem. Phys. 2002, 117, 6821.
22. Wang, J.; Hochstrasser, R. M. Chem. Phys. 2004, 297, 195.
23. Moran, A.; Mukamel, S. Proc. Natl. Acad. Soc. U.S.A. 2004, 101, 506.
24. Hamm, P.; Lim, M.; DeGrado, W. F.; Hochstrasser, R. M. Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 1999, 96, 2036.
25. Zanni, M. T.; Gnanakaran, S.; Stenger, J.; Hochstrasser, R. M. J. Phys. Chem. B 2001, 105, 6520.
26. Fang, C.; Wang, J.; Kim, Y. S.; Charnley, A. K.; Barber-Armstrong, W.; Smith, A. B., III; Decatur, S. M.; Hochstrasser, R. M. J. Phys. Chem. B 2004, 108, 10415.
27. Fang, C.; Hochstrasser, R. M. J. Phys. Chem. B 2005, 109, 18652.
28. Demirdoeven, N.; Cheatum, C. M.; Chung, H. S.; Khalil, M.; Knoester, J.; Tokmakoff, A. J. Am: Chem. Soc. 2004, 126, 7981.
29. Londergan, C. H.; Wang, J.; Axelsen, P. H.; Hochstrasser, R. M. Biophys. J., in press.
30. Schweitzer-Stenner, R.; Eker, F.; Griebenow, K.; Cao, X.; Nafie, L. A. J. Am. Chem. Soc. 2004, 126, 2768.
31. Blumen, A.; Silbey, R. J. Chem. Phys. 1978, 69, 3589.
32. Kumble, R.; Hochstrasser, R. M. J. Chem. Phys. 1998, 109, 855.
33. Hochstrasser, R. M.; Whiteman, J. D. J. Chem. Phys. 1972, 56, 5945.
34. Broude, V. L.; Rashba, E. I.; Sheka, E. F. Spectroscopy of Molecular Excitons; Springer-Verlag: Berlin, 1985.
35. Torres, J.; Kukol, A.; Goodman, J. M.; Arkin, I. T. Biopolymers 2001, 59, 396.
36. Wang, D.; Zhao, X.; Spiro, T. G. J. Phys. Chem. A 2000, 104, 4149.
37. Mukherjee, P.; Krummel, A. T.; Fulmer, E. C.; Kass, I.; Arkin, I. T.; Zanni, M. T. J. Chem. Phys. 2004, 120, 10215.
38. Kim, Y. S.; Hochstrasser, R. M. J. Phys. Chem. B 1005, 109, 6884.
39. Barron, L. D.; Hecht, L.; McColl, I. H.; Blanch, E. W. Mol. Phys. 2004, 102, 731.
40. Nafie, L. A.; Freedman, T. B. Pract. Spectrosc. 2001, 24, 15.
41. Keiderling, T. A. Curr. Opin. Chem. Biol. 2002, 6, 682.
42. Keiderling, T. A. In Circular Dichroism: Principles and Applications, 2nd ed.; Berova, N., Nakanishi, K., Woody, R. W., Eds.; Wiley-VCH: New York, 2000; p 621.
43. Fabian, H.; Chapman, D.; Mantsch, H. H. In Infrared Spectroscopy of Biomolecules; Mantsch, H. H., Chapman, D., Eds.; Wiley-Liss: New York, 1996; p 341.
44. Wharton, C. W.; Page, M. G. P.; Chittock, R. S.; Regan, T. E.; Ward, S. Laser Chem. 1999, 19, 209.
45. Zhang, M.; Fabian, H.; Manisch, H. H.; Vogel, H. J. Biochemistry 1994, 33, 10883.
46. Tadesse, L.; Nazarbaghi, R.; Walters, L. J. Am. Chem. Soc. 1991, 113, 7036.
47. Paul, C.; Wang, J.; Wimley, W. C.; Hochstrasser, R. M.; Axelsen, P. H. J. Am. Chem. Soc. 2004, 126, 5843.
48. Marsh, D. J. Mol. Biol 2004, 338, 353.
49. Starzyk, A.; Barber-Armstrong, W.; Sridharan, M.; Decatur, S. M. Biochemistry 2005, 44, 369.
50. Barber-Armstrong, W.; Donaldson, T.; Wijesooriya, H.; Silva, R. A. G. D.; Decatur, S. M. J. Am. Chem. Soc. 2004, 126, 2339.
51. Anderson, T. S.; Hellgeth, J.; Lansbury, P. T., Jr. J. Am. Chem. Soc. 1996, 118, 6540.
52. Decatur, S. M.; Antonic, J. J. Am. Chem. Soc. 1999, 121, 11914.
53. Patzlaff, J. S.; Zhang, J.; Brooker, R. J.; Barry, B. A. Biochemistry 2002, 41, 7366.
54. Silva, R. A. G. D.; Kubelka, J.; Bour, P.; Decatur, S. M.; Keiderling, T. A. Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 2000, 97, 8318.
55. Sachs, R. K.; Halverson, K. M.; Barry, B. A. J. Biol. Chem. 2003, 278, 44222.
56. Huang, C.-Y.; Getahun, Z.; Wang, T.; DeGrado, W. F.; Gai, F. J. Am. Chem. Soc. 2001, 123, 12111.
57. Zanni, M. T.; Hochstrasser, R. M. Curr. Opin. Struct. Biol. 2001, 77, 516.
58. Ge, N.-H.; Hochstrasser, R. M. PhysChemComm 2002, 5, 17.
59. Khalil, M.; Demirdoeven, N.; Tokmakoff, A. J. Phys. Chem. A 2003, 107, 5258.
60. Asbury, J. B.; Steinel, T.; Stromberg, C.; Corcelli, S. A.; Lawrence, C. P.; Skinner, J. L.; Fayer, M. D. J. Phys. Chem. A 2004, 108, 1107.
61. Mukamel, S. Annu. Rev. Phys. Chem. 2000, 51, 691.
62. Hochstrasser, R. M. Adv. Chem. Phys. 2006, 132, 1.
63. Smith, A. W.; Chung, H. S.; Ganim, Z.; Tokmakoff, A. J. Phys. Chem. B 2005, 109, 17025.
64. Ge, N.-H.; Zanni, M. T.; Hochstrasser, R. M. J. Phys. Chem. B 2002, 106, 962.
65. Wang, J.; Hochstrasser, R. M. J. Phys. Chem. B 1006, 110, 3798.
66. 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.; Bakken, V.; 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.; Chen, W.; Wong, M. W.; Gonzalez, C.; Pople, J. A. Gaussian 03, revision C.02; Gaussian, Inc.: Wallingford, CT, 2004.
67. Frisch, M. J.; Trucks, G. W.; Schlegel, H. B.; Scuseria, G. E.; Robb, M. A.; Cheeseman, J. R.; Zakrzewski, V. G.; Montgomery, J. A., Jr.; Stratmann, R. 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.; Gonzalez, C.; Challacombe, M.; Gill, P. M. W.; Johnson, B. G.; Chen, W.; Wong, M. W.; Andres, J. L.; Head-Gordon, M.; Replogle, E. S.; Pople, J. A. Gaussian 98, revision A.9; Gaussian, Inc.: Pittsburgh, PA, 1998.
68. 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.
69. Hahn, S.; Ham, S.; Cho, M. J. Phys. Chem. B 2005, 109, 11789.
70. Rubtsov, I. V.; Wang, J.; Hochstrasser, R. M. Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 2003, 100, 5601.
71. Chirgadze, Y. N.; Nevskaya, N. A. Biopolymers 1976, 15, 607.
72. Kubelka, J.; Keiderling, T. A. J. Am. Chem. Soc. 2001, 123, 6142.