Ultrafast heme dynamics in ferrous versus ferric cytochrome c studied by time-resolved resonance Raman and transient absorption spectroscopy

Journal of Physical Chemistry B

Volumn 110, Issue 25, 2006, Pages 12766-12781

  Negrerie, Michel ^a,b   Cianetti, Simona ^a,c   Vos, Marten H ^a,b   Jean Louis, Martin ^a,b   Kruglik, Sergei G ^a,d  

^a LABORATOIRE D OPTIQUE ET BIOSCIENCES   (France)

^b INSERM   (France)

^c UNIVERSITY OF FLORENCE   (Italy)

^d SORBONNE UNIVERSITÉ   (France)

Author keywords

[No Author keywords available]

Indexed keywords

ABSORPTION SPECTROSCOPY; CONFORMATIONS; CYTOLOGY; MOLECULAR VIBRATIONS; PHOTODISSOCIATION; PHYSIOLOGICAL MODELS; RAMAN SPECTROSCOPY;

CYTOCHROME; HEME DYNAMICS; TRANSIENT ABSORPTION SPECTROSCOPY;

PROTEINS;

EID: 33746540471     PISSN: 15206106     EISSN: None     Source Type: Journal    
DOI: 10.1021/jp0559377     Document Type: Article

References (84)

1. Band, L.; Assfalg, M. In Handbook of Metalloproteins; Wiley: Chichester, U.K. 2001; pp 33-43.
2. Hildebrandt, P. In Cytochrome c: A Multidisciplinary Approach; Scott, R. A., Mauk, A. G., Eds.; University Science Book: Sausalito, CA, 1995; Vol. III, Chapter 6, pp 285-314.
3. Band, L.; Bertini, I.; Gray, H. B.; Luchinat, C.; Reddig, T.; Rosato, A.; Turano, P. Biochemistry 1997, 36, 9867-9877.
4. Histidine 18 is named "proximal" by homology with other Hiscoordinated heme proteins such as myoglobin.
5. Rogers, K. R. Curr. Opin. Chem. Biol. 1999, 3, 158-167.
6. Lanzilotta, W. N.; Schuller, D. J.; Thorsteinsson, M. V.; Kerby, R. L.; Roberts, G. P.; Poulos, T. L. Nat. Struct. Biol. 2000, 7, 876-880.
7. Yamamoto, K.; Ishikawa, H.; Takahashi, S.; Ishimori, K.; Morishima, I.; Nakajima, H.; Aono, S. J. Biol. Chem. 2001, 276, 11473-11476.
8. Delgado-Nixon, V. M.; Gonzalez, G.; Gilles-Gonzalez, M. A. Biochemistry 2000, 39, 2685-2691.
9. Liebl, U.; Bouzhir-Sima, L.; Kiger, L.; Marden, M. C.; Lambry, J. C.; Negrerie, M.; Vos, M. H. Biochemistry 2003, 42, 6527-6535.
10. Stone, J. R.; Marietta, M. A. Biochemistry 1995, 34, 14668-14674.
11. Negrerie, M.; Bouzhir, L.; Martin, J. L.; Liebl, U. J. Biol. Chem. 2001, 276, 46815-46821.
12. Ishikawa, H.; Yun, B. G.; Takahashi, S.; Hori, H.; Matts, R. L.; Ishimori, K.; Morishima, I. J. Am. Chem. Soc. 2002, 124, 13696-13697.
13. Schonhoff, C. M.; Gaston, B.; Mannick, J. B. J. Biol. Chem. 2003, 278, 18265-18270.
14. Brzezinski, P.; Wilson, M. T. Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 1997, 94, 6176-6179.
15. Silkstone, G.; Stanway, G.; Brzezinski, P.; Wilson, M. T. Biophys. Chem. 2002, 98, 65-77.
16. Yoshimura, T.; Suzuki, S. Inorg. Chim. Acta 1988, 152, 241-249.
17. Ascenzi, P.; Coletta, M.; Santucci, R.; Polizio, F.; Desideri, A. J. Inorg. Biochem. 1994, 53, 273-280.
18. Kruglik, S. G.; Cianetti, S.; Vos, M. H.; Martin, J. L.; Negrerie, M., in preparation.
19. Martin, J.-L.; Vos, M. H. In Hemoglobins. Biophysical Methods; Everse, J., Vandegriff, K. D., Winslow, R. M., Eds.; Methods in Enzymology, Vol. 232; Academic Press: San Diego, CA, 1994; pp 416-430.
20. Jongeward, K. A.; Magde, D.; Taube, D. J.; Traylor, T. G. J. Biol. Chem. 1988, 263, 6027-6030.
21. Wang, W.; Ye, X.; Demidov, A. A.; Rosca, F.; Sjodin, T.; Cao, W. X.; Sheeran, M.; Champion, P. M. J. Phys. Chem. B 2000, 104, 10789-10801.
22. Henry, E. R.; Eaton, W. A.; Hochstrasser, R. M. Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 1986, 83, 8982-8986.
23. Petrich, J. W.; Poyart, C.; Martin, J. L. Biochemistry 1988, 27, 4049-4060.
24. Petrich, J. W.; Martin, J. L. Chem. Phys. 1989, 131, 31-47.
25. Stoutland, P. O.; Lambry, J. C.; Martin, J. L.; Woodruff, W. H. J. Phys. Chem. 1991, 95, 6406-6408.
26. Lian, T. Q.; Locke, B.; Kholodenko, Y.; Hochstrasser, R. M. J. Phys. Chem. 1994, 98, 11648-11656.
27. Lim, M.; Jackson, T. A.; Anfinrud, P. A. J. Phys. Chem. 1996, 100, 12043-12051.
28. Negrerie, M.; Berka, V.; Vos, M. H.; Liebl, U.; Lambry, J. C.; Tsai, A. L.; Martin, J. L. J. Biol. Chem. 1999, 274, 24694-24702.
29. Kholodenko, Y.; Volk, M.; Gooding, E.; Hochstrasser, R. M. Chem. Phys. 2000, 259, 71-87.
30. Liebl, U.; Bouzhir-Sima, L.; Negrerie, M.; Martin, J. L.; Vos, M. H. Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 2002, 99, 12771-12776.
31. Ye, X.; Demidov, A.; Champion, P. M. J. Am. Chem. Soc. 2002, 124, 5914-5924.
32. Ye, X. O.; Demidov, A.; Rosca, F.; Wang, W.; Kumar, A.; Ionascu, D.; Zhu, L. Y.; Barrick, D.; Wharton, D.; Champion, P. M. J. Phys. Chem. A 2003, 107, 8156-8165.
33. Friedman, J. M. Science 1985, 228, 1273-1280.
34. Findsen, E. W.; Friedman, J. M.; Ondrias, M. R.; Simon, S. R. Science 1985, 229, 661-665.
35. Findsen, E. W.; Scott, T. W.; Chance, M. R.; Friedman, J. M.; Ondrias, M. R. J. Am. Chem. Soc. 1985, 707, 3355-3357.
36. Petrich, J. W.; Martin, J. L.; Houde, D.; Poyart, C.; Orszag, A. Biochemistry 1987, 26, 7914-7923.
37. Lingle, R.; Xu, X.; Zhu, H.; Yu, S.-C.; Hopkins, J. B.; Straub, K. D. J. Am. Chem. Soc. 1991, 113, 3992-3994.
38. Li, P.; Sage, J. T.; Champion, P. M. J. Chem. Phys. 1992, 97, 3214-3227.
39. Franzen, S.; Lambry, J. C.; Bohn, B.; Poyart, C.; Martin, J. L. Nat. Struct. Biol. 1994, 1, 230-233.
40. Franzen, S.; Bohn, B.; Poyart, C.; Martin, J. L. Biochemistry 1995, 34, 1224-1237.
41. Mizutani, Y.; Kitagawa, T. Science 1997, 278, 443-446.
42. Kruglik, S. G.; Mizutani, Y.; Kitagawa, T. Chem. Phys. Lett. 1997, 266, 283-289.
43. Uchida, T.; Ishikawa, H.; Ishimori, K.; Morishima, L; Nakajima, H.; Aono, S.; Mizutani, Y.; Kitagawa, T. Biochemistry 2000, 39, 12747-12752.
44. Franzen, S.; Kiger, L.; Poyart, C.; Martin, J. L. Biophys. J. 2001, 80, 2372-2385.
45. Mizutani, Y.; Kitagawa, T. J. Phys. Chem. B 2001, 105, 10992-10999.
46. Kruglik, S. G.; Mojzes, P.; Mizutani, Y.; Kitagawal, T.; Turpin, P. Y. J. Phys. Chem. B 2001, 105, 5018-5031.
47. Mizutani, Y.; Kitagawa, T. Chem. Rec. 2001, 1, 258-275.
48. Sato, A.; Sasakura, Y.; Sugiyama, S.; Sagami, I.; Shimizu, T.; Mizutani, Y.; Kitagawa, T. J. Biol. Chem. 2002, 277, 32650-32658.
49. Kitagawa, T. In Biological Applications of Roman Spectroscopy; Spiro, T. G., Ed.; Wiley: New York, 1988; Vol. 3, Chapter 3, pp 97-131.
50. Spiro, T. G. In Biological Applications of Roman Spectroscopy, Spiro, T. G., Ed.; Wiley: New York, 1988; Vol. 3, Chapter 1, pp 1-37.
51. Cianetti, S.; Negrerie, M.; Vos, M. H.; Martin, J. L.; Kruglik, S. G. J. Am. Chem. Soc. 2004, 126, 13932-13933.
52. Santucci, R.; Fiorucci, L.; Sinibaldi, F.; Polizio, F.; Desideri, A.; Ascoli, F. Arch. Biochem. Biophys. 2000, 379, 331-336.
53. Santoni, E.; Scatragli, S.; Sinibaldi, F.; Fiorucci, L.; Santucci, R.; Smulevich, G. J. Inorg. Biochem. 2004, 98, 1067-1077.
54. Teraoka, J.; Nakamoto, M. J. Am. Chem. Soc. 2000, 122, 6301-6302.
55. Joffre, M.; Bonvalet, A.; Migus, A.; Martin, J. L. Opt. Lett. 1996, 21, 964-966.
56. Vandegriff, K. D.; Shrager, R. I. In Hemoglobins. Biophysical Methods; Everse, J., Vandegriff, K. D., Winslow, R. M., Eds.; Methods in Enzymology; Academic Press: San Diego, CA, 1994; Vol. 232, pp 460-485.
57. Press, W. H.; Flannery, B. P.; Teukolsky, S. A.; Vetterling, W. T. Numerical Recipes; Cambridge University Press: New York, 1989.
58. Hu, S. Z.; Morris, I. K.; Singh, J. P.; Smith, K. M.; Spiro, T. G. J. Am. Chem. Soc. 1993, 115, 12446-12458.
59. Raman bands assignment according to ref 2 and ref 58.
60. Othman, S.; Le Lirzin, A.; Desbois, A. Biochemistry 1993, 32, 9781-9791.
61. Indiani, C.; de Sanctis, G.; Neri, F.; Santos, H.; Smulevich, G.; Coletta, M. Biochemistry 2000, 39, 8234-8242.
62. Gilles-Gonzalez, M. A.; Gonzalez, G.; Perutz, M. F.; Kiger, L.; Marden, M. C.; Poyart, C. Biochemistry 1994, 33, 8067-8073.
63. Cao, W. X.; Christian, J. F.; Champion, P. M.; Rosca, F.; Sage, J. T. Biochemistry 2001, 40, 5728-5737.
64. Schelvis, J. P. M.; Berka, V.; Babcock, G. T.; Tsai, A. L. Biochemistry 2002, 41, 5695-5701.
65. Hoshino, M.; Ozawa, K.; Seki, H.; Ford, P. C. J. Am. Chem. Soc. 1993, 115, 9568-9575.
66. Mitchell, M. L.; Li, X. Y.; Kincaid, J. R.; Spiro, T. G. J. Phys. Chem. 1987, 91, 4690-4696.
67. Wondrazek, F.; Seilmeier, A.; Kaiser, W. Chem. Phys. Lett. 1984, 104, 121-128.
68. Rodriguez, J.; Kirmaier, C.; Holten, D. J. Chem. Phys. 1991, 94, 6020-6029.
69. Shelby, R. M.; Harris, C. B.; Cornelius, P. A. J. Chem. Phys. 1979, 70, 34-41.
70. Asher, S. A.; Murtaugh, J. J. Am. Chem. Soc. 1983, 105, 72447251.
71. Hester, R. E.; Matousek, P.; Moore, J. N.; Parker, A. W.; Toner, W. T.; Towrie, M. Chem. Phys. Lett. 1993, 205, 471-478.
72. Qian, J.; Schultz, S. L.; Bradburn, G. R.; Jean, J. M. J. Phys. Chem. 1993, 97, 10638-10644.
73. Iwata, K.; Hamaguchi, H. J. Phys. Chem. A 1997, 101, 632-637.
74. Jentzen, W.; Simpson, M. C.; Hobbs, J. D.; Song, X.; Ema, T.; Nelson, N. Y.; Medforth, C. J.; Smith, K. M.; Veyrat, M.; Mazzanti, M.; Ramasseul, R.; Marchon, J. C.; Takeuchi, T.; Goddard, W. A.; Shelnutt, J. A. J. Am. Chem. Soc. 1995, 117, 11085-11097.
75. Sagnella, D. E.; Straub, J. E. J. Phys. Chem. B 2001, 1005, 7057-7063.
76. Bu, L. T.; Straub, J. E. J. Phys. Chem. B 2003, 107, 12339-12345.
77. Fujisaki, H.; Straub, J. E. Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 2005, 102, 6726-6731.
78. Margoliash, E.; Schejter, A. Adv. Protein Chem. 1966, 21, 113-283.
79. Schejter, A. In Cytochrome c: A Multidisciplinary Approach; Scott, R. A., Mauk, A. G., Eds.; University Science Book: Sausalito, CA, 1996; Vol. IV, Chapter 8, pp 335-345.
80. Taler, G.; Schejter, A.; Navon, G.; Vig, I.; Margoliash, E. Biochemistry 1995, 34, 14209-14212.
81. Haddad, R. E.; Gazeau, S.; Pecaut, J.; Marchon, J. C.; Medforth, C. J.; Shelnutt, J. A. J. Am. Chem. Soc. 2003, 125, 1253-1268.
82. Shelnutt, J. A.; Song, X. Z.; Ma, J. G.; Jia, S. L.; Jentzen, W.; Medforth, C. J. Chem. Soc. Rev. 1998, 27, 31-41.
83. Rodriguez, J.; Kirmaier, C.; Holten, D. J. Am. Chem. Soc. 1989, 11, 6500-6506.
84. Czernuszewicz, R. S.; Macor, K. A.; Li, X. Y.; Kincaid, J. R.; Spiro, T. G. J. Am. Chem. Soc. 1989, 111, 3860-3869.