Methyl rotation barriers in proteins from 2H relaxation data. Implications for protein structure

Journal of the American Chemical Society

Volumn 129, Issue 21, 2007, Pages 6827-6838

  Xue, Yi ^a   Pavlova, Maria S ^a   Ryabov, Yaroslav E ^a   Reif, Bernd ^b   Skrynnikov, Nikolai R ^a  

^a PURDUE UNIVERSITY   (United States)

^b LEIBNIZ INSTITUT FÜR MOLEKULARE PHARMAKOLOGIE   (Germany)

Author keywords

[No Author keywords available]

Indexed keywords

ACTIVATION ENERGY; COMPUTER SIMULATION; DATA REDUCTION; HYDROPHOBICITY; MOLECULAR DYNAMICS; NUCLEAR MAGNETIC RESONANCE;

METHYL MOTION; METHYL ROTATION BARRIERS; PROTEIN STRUCTURE; WAALS VIOLATIONS;

PROTEINS;

FODRIN; HYDROGEN; METHYL GROUP; NITROGEN 15;

ARTICLE; ENERGY TRANSFER; MOLECULAR DYNAMICS; NUCLEAR MAGNETIC RESONANCE; PROTEIN STRUCTURE; ROTATION; SPECTROMETRY; TEMPERATURE DEPENDENCE;

ANIMALS; CHICKENS; COMPUTER SIMULATION; DEUTERIUM; MODELS, CHEMICAL; NUCLEAR MAGNETIC RESONANCE, BIOMOLECULAR; PROTEIN CONFORMATION; SPECTRIN; SRC HOMOLOGY DOMAINS;

EID: 34249813107     PISSN: 00027863     EISSN: None     Source Type: Journal    
DOI: 10.1021/ja0702061     Document Type: Article

References (82)

1. Sparks, S. W.; Cole, H. B. R.; Torchia, D. A.; Young, P. E. Chem. Scr. 1989, 29A, 31-38.
2. Reif, B.; Xue, Y.; Agarwal, V.; Pavlova, M. S.; Hologne, M.; Diehl, A.; Ryabov, Y. E.; Skrynnikov, N. R. J. Am. Chem. Soc. 2006, 128, 12354-12355.
3. Batchelder, L. S.; Sullivan, C. E.; Jelinski, L. W.; Torchia, D. A. Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 1982, 79, 386-389.
4. Muhandiram, D. R.; Yamazaki, T.; Sykes, B. D.; Kay, L. E. J. Am. Chem. Soc. 1995, 117, 11536-11544.
5. Nicholson, L. K.; Kay, L. E.; Baldisseri, D. M.; Arango, J.; Young, P. E.; Bax, A.; Torchia, D. A. Biochemistry 1992, 31, 5253-5263.
6. Ishima, R.; Petkova, A. P.; Louis, J. M.; Torchia, D. A. J. Am. Chem. Soc. 2001, 123, 6164-6171.
7. Zhang, X.; Sui, X. G.; Yang, D. W. J. Am. Chem. Soc. 2006, 128, 5073-5081.
8. Musacchio, A.; Noble, M.; Pauptit, R.; Wierenga, R.; Saraste, M. Nature 1992, 359, 851-855.
9. Chevelkov, V.; Faelber, K.; Diehl, A.; Heinemann, U.; Oschkinat, H.; Reif, B. J. Biomol. NMR 2005, 31, 295-310.
10. Blanco, F. J.; Ortiz, A. R.; Serrano, L. J. Biomol. NMR 1997, 9, 347-357.
11. Castellani, F.; van Rossum, B.; Diehl, A.; Schubert, M.; Rehbein, K.; Oschkinat, H. Nature 2002, 420, 98-102.
12. Peng, J. W.; Wagner, G. J. Magn. Reson. 1992, 98, 308-332.
13. Brooks, B. R.; Bruccoleri, R. E.; Olafson, B. D.; States, D. J.; Swaminathan, S.; Karplus, M. J. Comput. Chem. 1983, 4, 187-217.
14. Chatfield, D. C.; Augsten, A.; D'Cunha, C. J. Biomol. NMR 2004, 29, 377-385.
15. Bonvin, A. M. J. J.; Brúnger, A. T. J. Mol. Biol. 1995, 250, 80-93.
16. van Gunsteren, W. F.; Berendsen, H. J. C. GROMOS manual; Biomos bv. Biomolecular Software: Groningen, The Netherlands, 1987.
17. Lindorff-Larsen, K.; Best, R. B.; DePristo, M. A.; Dobson, C. M.; Vendruscolo, M. Nature 2005, 433, 128-132.
18. Mittermaier, A.; Kay, L. E. J. Am. Chem. Soc. 1999, 121, 10608-10613.
19. Jacobsen, J. P.; Bildsøe, H. K.; Schaumburg, K. J. Magn. Reson. 1976, 23, 153-164.
20. Millet, O.; Muhandiram, D. R.; Skrynnikov, N. R.; Kay, L. E. J. Am. Chem. Soc. 2002, 124, 6439-6448.
21. Torchia, D. A.; Szabo, A. J. Magn. Reson. 1982, 49, 107-121.
22. Wallach, D. J. Chem. Phys. 1967, 47, 5258-5268.
23. Kay, L. E.; Torchia, D. A. J. Magn. Reson. 1991, 95, 536-547.
24. Skrynnikov, N. R.; Millet, O.; Kay, L. E. J. Am. Chem. Soc. 2002, 124, 6449-6460.
25. Edholm, O.; Blomberg, C. Chem. Phys. 1979, 42, 449-464.
26. Batchelder, L. S.; Niu, C. H.; Torchia, D. A. J. Am. Chem. Soc. 1983, 105, 2228-2231.
27. Keniry, M. A.; Kintanar, A.; Smith, R. L.; Gutowsky, H. S.; Oldfield, E. Biochemistry 1984, 23, 288-298.
28. Colnago, L. A.; Valentine, K. G.; Opella, S. J. Biochemistry 1987, 26, 847-854.
29. Perez, C.; Lohr, F.; Ruterjans, H.; Schmidt, J. M. J. Am. Chem. Soc. 2001, 123, 7081-7093.
30. Mittermaier, A.; Kay, L. E. J. Am. Chem. Soc. 2001, 123, 6892-6903.
31. Chou, J. J.; Case, D. A.; Bax, A. J. Am. Chem. Soc. 2003, 125, 8959-8966.
32. Best, R. B.; Rutherford, T. J.; Freund, S. M. V.; Clarke, J. Biochemistry 2004, 43, 1145-1155.
33. Tang, C.; Iwahara, J.; Clore, G. J. Biomol. NMR 2005, 33, 105-121.
34. Millet, O.; Mittermaier, A.; Baker, D.; Kay, L. E. J. Mol. Biol. 2003, 329, 551-563.
35. Best, R. B.; Clarke, J.; Karplus, M. J. Mol. Biol. 2005, 349, 185-203.
36. Hu, H.; Hermans, J.; Lee, A. L. J. Biomol. NMR 2005, 32, 151-162.
37. Horsewill, A. J. Prog. NMR Spectrosc. 1999, 35, 359-389.
38. Chatfield, D. C.; Wong, S. E. J. Phys. Chem. B 2000, 104, 11342-11348.
39. Kowalewski, J.; Liljefors, T. Chem. Phys. Lett. 1979, 64, 170-174.
40. Latanowicz, L. J. Phys. Chem. A 2004, 108, 11172-11182.
41. Latanowicz, L. Concepts Magn. Reson. A 2005, 27A, 38-53.
42. Ramachandran, G. N.; Sasisekharan, V. Adv. Protein Chem. 1968, 23, 283-438.
43. Horsewill, A. J.; Green, R. M.; Alsanoosi, A. M. Tunnelling spectroscopy and dynamics of CH3 in a homologous series of ketones. In Springer Proceedings in Physics; Springer: Berlin, 1987; Vol. 17, pp 28-39.
44. Beshah, K.; Griffin, R. G. J. Magn. Reson. 1989, 84, 268-274.
45. Copié, V.; McDermott, A. E.; Beshah, K.; Williams, J. C.; Spijker-Assink, M.; Gebhard, R.; Lugtenburg, J.; Herzfeld, J.; Griffin, R. G. Biochemistry 1994, 33, 3280-3286.
46. Hologne, M.; Faelber, K.; Diehl, A.; Reif, B. J. Am. Chem. Soc. 2005, 127, 11208-11209.
47. 13C scalar coupling effects in Leu side chains: Ollerenshaw, J. E.; Xue, Y.; Pavlova, M. S.; Kay, L. E.; Skrynnikov, N. R. Unpublished work.
48. Bevington, P. R.; Robinson, D. K. Data Reduction and Error Analysis for the Physical Sciences; McGraw-Hill: New York, 1992.
49. Lipari, G.; Szabo, A. J. Am. Chem. Soc. 1982, 104, 4546-4559.
50. Daragan, V. A.; Mayo, K. H. Prog. NMR Spectrosc. 1997, 31, 63-105.
51. Chatfield, D. C.; Augsten, A.; D'Cunha, C.; Wong, S. E. J. Comput. Chem. 2003, 24, 1052-1058.
52. Burnett, L. J.; Muller, B. H. J. Chem. Phys. 1971, 55, 5829-5831.
53. Vugmeyster, L.; Trott, O.; McKnight, C. J.; Raleigh, D. P.; Palmer, A. G. J. Mol. Biol. 2002, 320, 841-854.
54. Schwieters, C. D.; Kuszewski, J. J.; Tjandra, N.; Clore, G. M. J. Magn. Reson. 2003, 160, 65-73.
55. Butterwick, J. A.; Loria, J. P.; Astrof, N. S.; Kroenke, C. D.; Cole, R.; Rance, M.; Palmer, A. G. J. Mol. Biol. 2004, 339, 855-871.
56. Skalicky, J. J.; Mills, J. L.; Sharma, S.; Szyperski, T. J. Am. Chem. Soc. 2001, 123, 388-397.
57. Prabhu, N. V.; Lee, A. L.; Wand, A. J.; Sharp, K. A. Biochemistry 2003, 42, 562-570.
58. Wong, K. B.; Daggett, V. Biochemistry 1998, 37, 11182-11192.
59. Schwalbe, H.; Fiebig, K. M.; Buck, M.; Jones, J. A.; Grimshaw, S. B.; Spencer, A.; Glaser, S. J.; Smith, L. J.; Dobson, G M. Biochemistry 1997, 36, 8977-8991.
60. Kitao, A.; Wagner, C. Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 2000, 97, 2064-2068.
61. Best, R. B.; Lindorff-Larsen, K.; DePristo, M. A.; Vendruscolo, M. Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 2006, 103, 10901-10906.
62. Pearlman, D. A.; Case, D. A.; Caldwell, J. W.; Ross, W. S.; Cheatham, T. E.; Debolt, S.; Ferguson, D.; Seibel, G.; Kollman, P. Comput. Phys. Commun. 1995, 91, 1-41.
63. Simon, K.; Xu, J.; Kim, C.; Skrynnikov, N. R. J. Biomol. NMR 2005, 33, 83-93.
64. Vriend, G. J. Mol. Graph. 1990, 8, 52-56.
65. Sunada, S.; Go, N.; Koehl, P. J. Chem. Phys. 1996, 104, 4768-4775.
66. Zhang, F. L.; Brüschweiler, R. J. Am. Chem. Soc. 2002, 124, 12654-12655.
67. Mittermaier, A.; Kay, L. E.; Forman-Kay, J. D. J. Biomol. NMR 1999, 13, 181-185.
68. Ming, D. M.; Brüschweiler, R. J. Biomol. NMR 2004, 29, 363-368.
69. Brünger, A. T.; Clore, G. M.; Gronenborn, A. M.; Saffrich, R.; Nilges, M. Science 1993, 261, 328-331.
70. Williamson, M. P.; Kikuchi, J.; Asakura, T. J. Mol. Biol. 1995, 247, 541-546.
71. Clore, G. M.; Garrett, D. S. J. Am. Chem. Soc. 1999, 121, 9008-9012.
72. Doreleijers, J. F.; Mading, S.; Maziuk, D.; Sojourner, K.; Yin, L.; Zhu, J.; Markley, J. L.; Ulrich, E. L. J. Biomol. NMR 2003, 26, 139-146.
73. Farrow, N. A.; Muhandiram, R.; Singer, A. U.; Pascal, S. M.; Kay, C. M.; Gish, G.; Shoelson, S. E.; Pawson, T.; Forman-Kay, J. D.; Kay, L. E. Biochemistry 1994, 33, 5984-6003.
74. Korzhnev, D. M.; Skrynnikov, N. R.; Millet, O.; Torchia, D. A.; Kay, L. E. J. Am. Chem. Soc. 2002, 124, 10743-10753.
75. Geen, H.; Freeman, R. J. Magn. Reson. 1991, 93, 93-141.
76. Delaglio, F.; Grzesiek, S.; Vuister, G. W.; Zhu, G.; Pfeifer, J.; Bax, A. J. Biomol. NMR 1995, 6, 277-293.
77. Mandel, A. M.; Akke, M.; Palmer, A. G. J. Mol. Biol. 1995, 246, 144-163.
78. Jorgensen, W. L.; Chandrasekhar, J.; Madura, J. D.; Impey, R. W.; Klein, M. L. J. Chem. Phys. 1983, 79, 926-935.
79. Buck, M.; Bouguet-Bonnet, S.; Pastor, R. W.; MacKerell, A. D. Biophys. J. 2006, 90, L36-L38.
80. Ryckaert, J. P.; Ciccotti, G.; Berendsen, H. J. G J. Comput. Phys. 1977, 23, 327-341.
81. Essmann, U.; Perera, L.; Berkowitz, M. L.; Darden, T.; Lee, H.; Pedersen, L. G. J. Chem. Phys. 1995, 103, 8577-8593.
82. Bremi, T.; Brüschweiler, R.; Ernst, R. R. J. Am. Chem. Soc. 1997, 119, 4272-4284.