Protein folding pathways studied by pulsed- and native-state hydrogen exchange

Chemical Reviews

Volumn 106, Issue 5, 2006, Pages 1757-1768

  Bai, Yawen ^a  

^a NATIONAL CANCER INSTITUTE   (United States)

Author keywords

[No Author keywords available]

Indexed keywords

CONFORMATIONS; HYDROGEN; MOLECULAR STRUCTURE; NITROGEN COMPOUNDS; POLYPEPTIDES;

AMIDE HYDROGEN EXCHANGE; PROLIFERATION; PROTEIN FOLDING;

PROTEINS;

HYDROGEN; PROTEIN;

CHEMICAL MODEL; CHEMICAL STRUCTURE; CHEMISTRY; PROTEIN FOLDING; REVIEW;

HYDROGEN; MODELS, CHEMICAL; MODELS, MOLECULAR; MOLECULAR STRUCTURE; PROTEIN FOLDING; PROTEINS;

EID: 33646925084     PISSN: 00092665     EISSN: None     Source Type: Journal    
DOI: 10.1021/cr040432i     Document Type: Review

References (150)

1. Anfinsen, C. B. Science 1973, 181, 223.
2. Canet, D.; Last, A. M.; Archer, D. B.; Redfield, C.; Robinson, C. V.; Dobson, C. M. Nat. Struct. Biol. 2002, 9, 308.
3. Baldwin, R. L. Curr. Opin. Struct. Biol. 1993, 3, 84.
4. Englander, S. W.; Mayne, L. Annu. Rev. Biophys. Biomol. Struct. 1992, 21, 243.
5. Li, R.; Woodward, C. Protein Sci. 1999, 8, 1571.
6. Dempsey, C. E. Prog. Nucl. Magn. Reson. Spectrosc. 2001, 39, 135.
7. Rumbley, J.; Hoang, L.; Mayne, L.; Englander, S. W. Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 2001, 98, 105.
8. Englander, S. W. Annu. Rev. Biophys. Biomol. Struct. 2000, 29, 213.
9. Krishna, M. M. G.; Hoang, L.; Lin, Y.; Englander, S. W. Methods 2004, 34, 51.
10. Wildes, D.; Marqusee, S. Methods Enzymol. 2004, 380, 328.
11. Glasoe, P. F.; Long, F. A. J. Phys. Chem. 1960, 64, 188.
12. Molday, R. S.; Englander, S. W.; Kallen, R. G. Biochemistry 1972, 11, 150.
13. Bai, Y.; Milne, J. S.; Mayne, L.; Englander, S. W. Proteins 1993, 17, 75.
14. Bai, Y.; Milne, J. S.; Mayne, L.; Englander, S. W. Proteins 1993, 17, 75.
15. Connelly, G. P.; Bai, Y.; Jeng, M.-F.; Englander, S. W. Proteins 1993, 17, 87.
16. Huyghues-Despointes, B. M.; Scholtz, J. M.; Pace, C. N. Nat. Struct. Biol. 1999, 6, 910.
17. Hvidt, A.; Nielsen, S. O. Adv. Protein Chem. 1966, 21, 287.
18. Qian, H.; Chan, S. I. J. Mol. Biol. 1999, 286, 607.
19. Roder, H.; Elove, G. A.; Englander, S. W. Nature 1988, 335, 700.
20. Udgaonkar, J. B.; Baldwin, R. L. Nature 1988, 335, 694.
21. Miranker, A.; Robinson, C. V.; Radford, S. E.; Aplin, R. T.; Dobson, C. M. Science 1993, 262, 896.
22. Zhang, Z.; Smith, D. L. Protein Sci. 1993, 2, 522.
23. Pan, H.; Raza, A. S.; Smith, D. L. J. Mol. Biol. 2004, 336, 1251.
24. Udgaonkar, J. B.; Baldwin, R. L. Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 1990, 87, 8197.
25. Elove, G. A.; Roder, H. ACS Symp. Ser. 1991, No. 470, 50.
26. Schmid, F. X.; Baldwin, R. L. J. Mol. Biol. 1979, 135, 199.
27. Mayo, S. L.; Baldwin, R. L. Science 1993, 262, 873.
28. Qian, H.; Mayo, S. L.; Morton, A. Biochemistry 1994, 33, 8167.
29. Bai, Y.; Milne, J. S.; Mayne, L.; Englander, S. W. Proteins 1994, 20, 4.
30. Bai, Y.; Sosnick, T. R.; Mayne, L.; Englander, S. W. Science 1995, 269, 192.
31. Nawrocki, J. P.; Chu, R. A.; Pannell, L. K.; Bai, Y. J. Mol. Biol. 1999, 293, 991.
32. Krishna, M. M. G.; Lin, Y.; Rumbley, J. N.; Englander, S. W. J. Mol. Biol. 2003, 331, 29.
33. Sosnick, T. R.; Mayne, L.; Hiller, R.; Englander, S. W. Nat. Struct. Biol. 1994, 1, 149.
34. Elove, G. A.; Bhuyan, A. K.; Roder, H. Biochemistry 1994, 33, 6925.
35. Raschke, T. M.; Marqusee, S. Nat. Struct. Biol. 1997, 4, 298.
36. Chamberlain, A. K.; Handel, T. M.; Marqusee, S. Nat. Struct. Biol. 1996, 3, 782.
37. Debora, J.; Marqusee, S. Biochemistry 1996, 35, 11951.
38. Raschke, T. M.; Kho, J.; Marqusee, S. Nat. Struct. Biol. 1999, 6, 825.
39. Bai, Y.; Englander, S. W. Proteins 1996, 24, 145.
40. Sosnick, T. R.; Mayne, L.; Englander, S. W. Proteins 1996. 24, 413.
41. Hoang, L.; Bedard, S.; Krishna, M. M. G.; Lin, Y.; Englander, S. W. Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 2002, 99, 12173.
42. Sander, J. M.; Roder, H. Folding Des. 1998, 3, 293.
43. Fuentes, E. J.; Wand, A. J. Biochemistry 1998, 37, 9877.
44. Chu, R. A.; Takei, J.; Knowles, J. R.; Andrykovitch, M.; Pei, W.; Kajava, A. V.; Steinbach, P.; Ji, X.; Bai, Y. J. Mol. Biol. 2002, 323, 253.
45. Chu, R. A.; Pei, W. H.; Takei, J.; Bai, Y. Biochemistry 2002, 41, 7998.
46. Takei, J.; Pei, W.; Vu, D.; Bai, Y. Biochemistry 2002, 41, 12308.
47. Bycroft, M.; Matouschek, A.; Kellis, J. T., Jr.; Serrano, L.; Fersht, A. R. Nature 1990, 346, 488.
48. Matouschek, A.; Serrano, L.; Meiering, E. M.; Bycroft, M.; Fersht, A. R. J. Mol. Biol. 1992, 224, 837.
49. Chu, R.-A.; Takei, J.; Barchi, J. J., Jr.; Bai, Y. Biochemistry 1999, 38, 14119.
50. Chu, R.-A.; Bai, Y. J. Mol. Biol. 2002, 315, 761.
51. Takei, J.; Chu, R. A.; Bai, Y. Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 2000, 97, 10796.
52. Khan, F.; Chuang, J. I.; Gianni, S.; Fersht, A. R. J. Mol. Biol. 2003, 333, 169.
53. Clarke, J.; Fersht, A. R. Folding Des. 1996, 1, 243.
54. Vu, N. D.; Feng, H.; Bai, Y. Biochemistry 2004, 43, 3346.
55. Houry, W. A.; Scheraga, H. A. Biochemistry 1996, 35, 11734.
56. Qi, P. X.; Sosnick, T. R.; Englander, S. W. Nat. Struct. Biol. 1998, 5, 882.
57. Mayo, S. L.; Baldwin, R. L. Science 1993, 262, 873.
58. Qian, H.; Mayo, S. L.; Morton, A. Biochemistry 1994, 33, 8167.
59. Briggs, M. S.; Roder, H. Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 1992, 89, 2017.
60. Khorasanizadeh, S.; Peters, I. D.; Roder, H. Nat. Struct. Biol. 1996, 3, 193.
61. Gladwin, S. T.; Evans, P. A. Folding Des. 1996, 1, 407.
62. Krantz, B. A.; Sosnick, T. R. Biochemistry 2000, 39, 11696.
63. Krantz, B. A.; Mayne, L.; Rumbley, J.; Englander, S. W.; Sosnick, T. R. J. Mol. Biol. 2002, 324, 1.
64. Jackson, S. E.; Fersht, A. R. Biochemistry 1991, 30, 10428.
65. Jackson, S. E.; Fersht, A. R. Biochemistry 1991, 30, 10436.
66. Itzhaki, L. S.; Neira, J. L.; Fersht, A. R. J. Mol. Biol. 1997, 270, 89.
67. Myers, J. K.; Oas, T. G. Nat. Struct. Biol. 2001, 8, 552.
68. Dimitriadis, G.; Drysdale, A.; Myers, J. K.; Arora, P.; Radford, S. E.; Oas, T. G.; Smith, D. A. Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 2004, 101, 3809.
69. Sato, S.; Fersht, A. R. Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 2004, 101, 6952.
70. Bai, Y.; Karimi, A.; Dyson, H. J.; Wright, P. E. Protein Sci. 1997, 6, 1449.
71. Kuszewski, J.; Clore, G. M.; Gronenborn, A. M. Protein Sci. 1994, 3, 1945.
72. Park, S. H.; Shastry, M. C.; Roder, H. Nat. Struct. Biol. 1999, 6, 943.
73. Yi, Q.; Baker, D. Protein Sci. 1996, 5, 1060.
74. Yi, Q.; Scalley, M. L.; Simons, K. T.; Gladwin, S. T.; Baker, D. Folding Des. 1997, 2, 271.
75. Parker, M. J.; Dempsey, C. E.; Lorch, M.; Clarke, A. R. Biochemistry 1997, 36, 13396.
76. Parker, M. J.; Marqusee, S. J. Mol. Biol. 2001, 305, 593.
77. Radford, S. E.; Dobson, C. M.; Evans, P. A. Nature 1992, 358, 302.
78. Kiefhaber, T. Proc. Natl. Acad Sci. U.S.A. 1995, 92, 9029.
79. Jennings, P. A.; Wright, P. E. Science 1993, 262, 892.
80. Hughson, F. M.; Wright, P. E.; Baldwin, R. L. Science 1990, 249, 1544.
81. Loh, S. N.; Kay, M. S.; Baldwin, R. L. Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 1995, 92, 5446.
82. Eliezer, D.; Yao, J.; Dyson, H. J.; Wright, P. E. Nat. Struct. Biol. 1998, 5, 148.
83. Alexandrescu, A. T.; Jaravine, V. A.; Dames, S. A.; Lamour, F. P. J. Mol. Biol. 1999, 289, 1041.
84. Varley, P.; Gronenborn, A. M.; Christensen, H.; Wingfield, P. T.; Pain, R. H.; Clore, G. M. Science 1993, 260, 1110.
85. Heidary, D. K.; Gross, L. A.; Roy, M.; Jennings, P. A. Nat. Struct. Biol. 1997, 4, 725.
86. Yan, S.; Kennedy, S. D.; Koide, S. J. Mol. Biol. 2002, 323, 363.
87. Silverman, J. A.; Harbury, P. B. J. Mol. Biol. 2002, 324, 1031.
88. Mullins, L. S.; Pace, C. N.; Raushel, F. M. Biochemistry 1993, 32, 6152.
89. Balbach, J.; Steegborn, C.; Schindler, T.; Schmid, F. X. J. Mol. Biol. 1999, 285, 829.
90. Bhutani, N.; Udgaonkar, J. B. Protein Sci. 2003, 12, 1719.
91. Schreiber, G.; Fersht, A. R. Biochemistry 1993, 32, 11195.
92. Bhuyan, A. K.; Udgaonkar, J. B. Proteins 1998, 30, 295.
93. Zaidi, F. N.; Nath, U.; Udgaonkar, J. B. Nat. Struct. Biol. 1997, 4, 1016.
94. Viguera, A. R.; Serrano, L. Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 2003, 100, 5730.
95. Lu, J.; Dahlquist, F. W. Biochemistry 1992, 31, 4749.
96. Llinas, M.; Gillespie, B.; Dahlquist, F. W.; Marqusee, S. Nat. Struct. Biol. 1999, 6, 1072.
97. Gassner, N. C.; Baase, W. A.; Lindstrom, J. D.; Lu, J.; Dahlquist, F. W.; Matthews, B. W. Biochemistry 1999, 38, 14451.
98. Jacobs, M. D.; Fox, R. O. Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 1994, 91, 449.
99. Wooll, J. O.; Wrabl, J. Q.; Hilser, V. J. J. Mol. Biol. 2000, 301, 247.
100. Ragona, L.; Fogolari, F.; Romagnoli, S.; Zetta, L.; Maubois, J. L.; Molinari, H. J. Mol. Biol. 1999, 293, 953.
101. Forge, V.; Hoshino, M.; Kuwata, K.; Arai, M.; Kuwajima, K.; Batt, C. A.; Goto, Y. J. Mol. Biol. 2000, 296, 1039.
102. Baldwin, R. L. Protein Sci. 1997, 6, 2031.
103. Levinthal, C. In Mossbauer Spectroscopy of Biological System; Debrunner, P., Tsibris, J. C., Munck, E., Eds.; University of Illinois Press: Urbana, IL, 1969; pp 22-24.
104. Levinthal, C. J. Chim. Phys. 1968, 65, 44.
105. Kim, P. S.; Baldwin, R. L. Annu. Rev. Biochem. 1982, 51, 459.
106. Harrison, S. C.; Durbin, R. Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 1985, 82, 4028.
107. Miranker, A.; Radford, S. E.; Karplus, M.; Dobson, C. M. Nature 1991, 349, 633.
108. Heidary, D. K.; O'Neill, J. C., Jr.; Roy, M.; Jennings, P. A. Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 2000, 97, 5866.
109. Capaldi, A. P.; Kleanthous, C.; Radford, S. E. Nat. Struct. Biol. 2002, 9, 209.
110. Laurents, D. V.; Bruix, M.; Jamin, M.; Baldwin, R. L. J. Mol. Biol. 1998, 283, 669.
111. Bai, Y. Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 1999, 96, 477.
112. Feng, H.; Takei, J.; Lipsitz, R.; Tjandra, N.; Bai, Y. Biochemistry 2003, 42, 12461.
113. Matthews, C. R.; Hurle, M. R. Bioessays 1987, 6, 254.
114. Fersht, A. R.; Matouschek, A.; Serrano, L. J. Mol. Biol. 1992, 224, 771.
115. Shakhnovich, E. I.; Finkelstein, A. V. Biopolymers 1989, 28, 1667.
116. Ptitsyn, O. B. Trends Biochem. Sci. 1995, 20, 376.
117. Di Nardo, A. A.; Korzhnev, D. M.; Stogios, P. J.; Zarrine-Afsav, A.; Kay, L. E.; Davidson, A. R. Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 2004, 101, 7954.
118. Clementi, C.; Plotkin, S. S. Protein Sci. 2004, 13, 1750.
119. Brygelson, J. D.; Onuchic, J. N.; Socci, N. D.; Wolynes, P. G. Proteins 1995, 21, 167.
120. Sali, A.; Shakhnovich, E.; Karplus, M. Nature 1994, 369, 248.
121. Dill, K. A.; Chan, H. S. Nat. Struct. Biol. 1997, 4, 10.
122. Onuchic, J. N.; Socci, N. D.; Luthey-Schulten, Z.; Wolynes, P. G. Folding Des. 1996, 1, 441.
123. Wolynes, P. G.; Onuchic, J. N.; Thirumalai, D. Science 1995, 267, 1619.
124. Onuchic, J.; Wolynes, P. G. Curr. Opin. Struct. Biol. 2004, 14, 70.
125. Chan, H. S.; Shimizu, S.; Kaya, H. Methods Enzymol. 2004, 380, 350.
126. Kaya, H.; Chan, H. S. Proteins 2000, 40, 637.
127. Kaya, H.; Chan, H. S. J. Mol. Biol. 2002, 315, 899.
128. Kaya, H.; Chan, H. S. Protein Sci. 2003, 52, 524.
129. Kaya, H.; Chan, H. S. Proteins 2003, 52, 510.
130. Schonbrun, J.; Dill, K. A. Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 2003, 100, 12678.
131. Kaya, H.; Chan, H. S. Proteins 2005, 58, 31.
132. Kuhlman, B.; Baker, D. Curr. Opin. Struct. Biol. 2004, 14, 89.
133. Walsh, S. T.; Cheng, H.; Bryson, J. W.; Roder, H.; DeGrado, W. F. Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 1999, 96, 5486.
134. Malakauskas, S. M.; Mayo, S. L. Nat. Struct. Biol. 1998, 5, 470.
135. Walsh, S. T.; Lee, A. L.; DeGrado, W. F.; Wand, A. T. Biochemistry 2001, 40, 9560.
136. Bai, Y.; Feng, H. Eur. J. Biochem. 2004, 271, 1609.
137. Nauli, S.; Kuhlman, B.; Trong, I. L.; Stenkamp, R. E.; Teller, D.; Baker, D. Protein Sci. 2002, 11, 2924.
138. Kuhlman, B.; Dantas, G.; Ireton, G.; Varani, G.; Stoddard, B.; Baker, D. Science 2003, 302, 1364.
139. Scalley-Kim, M.; Baker, D. J. Mol. Biol. 2004, 338, 573.
140. Gillespie, B.; Vu, D. M.; Shah, P. S.; Marshall, S. A.; Dyer, R. B.; Mayo, S. L.; Plaxco, K. W. J. Mol. Biol. 2003, 330, 813-819.
141. Makarov, D.; Plaxco, K. W. Protein Sci. 2003, 12, 17.
142. Bai, Y.; Zhou, H. Y.; Zhou, Y. Q. Protein Sci. 2004, 13, 1173.
143. Kuwajima, K.; Mitani, M.; Sugai, S. J. Mol. Biol. 1989, 206, 547.
144. Kamagata, K.; Arai, M.; Kuwajima, K. J. Mol. Biol. 2004, 339, 951.
145. Inaba, K.; Kobayashi, N.; Fersht, A. R. J. Mol. Biol. 2000, 302, 219.
146. Arrington, C. B.; Teesch, L. M.; Robertson, A. D. J. Mol. Biol. 1999, 285, 1265.
147. Arrington, C. B.; Robertson, A. D. J. Mol. Biol. 2000, 300, 221.
148. Hoang, L.; Bedard, S.; Krishna, M. M.; Lin, Y.; Englander, S. W. Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 2002, 99, 12173.
149. Cliff, M. J.; Higgins, L. D.; Sessions, R. B.; Clarke, A. R. J. Mol. Biol. 2004, 336, 497.
150. Ferraro, D. M.; Lazo, N. D.; Robertson, A. D. Biochemistry 2004, 43 587.