Conformational dependence of hemoglobin reactivity under high viscosity conditions: The role of solvent slaved dynamics

Journal of the American Chemical Society

Volumn 129, Issue 42, 2007, Pages 12756-12764

  Samuni, Uri ^a   Roche, Camille J ^a   Dantsker, David ^a   Friedman, Joel M ^a  

^a ALBERT EINSTEIN COLLEGE OF MEDICINE   (United States)

Author keywords

[No Author keywords available]

Indexed keywords

CONFORMATIONS; GLYCEROL; HIERARCHICAL SYSTEMS; SOL-GEL PROCESS; SOLVENTS; VISCOSITY;

HEMOGLOBIN REACTIVITY; KINETIC PATTERNS; PROTEIN DYNAMICS; SOLVENT SLAVED DYNAMICS;

HEMOGLOBIN;

CARBON MONOXIDE; HEMOGLOBIN; RECOMBINANT HEMOGLOBIN; RECOMBINANT PROTEIN; SOLVENT;

ALLOSTERISM; ARTICLE; HEMOGLOBIN DETERMINATION; MOLECULAR DYNAMICS; PROTEIN ANALYSIS; PROTEIN CONFORMATION; VISCOSITY;

ALLOSTERIC SITE; CARBON MONOXIDE; GLYCEROL; HEMOGLOBINS; HUMANS; KINETICS; LIGANDS; MOLECULAR CONFORMATION; MUTATION; PHASE TRANSITION; PROTEIN CONFORMATION; PROTEIN STRUCTURE, TERTIARY; PROTEINS; SOLVENTS; TEMPERATURE; TIME FACTORS; VISCOSITY;

EID: 35548949877     PISSN: 00027863     EISSN: None     Source Type: Journal    
DOI: 10.1021/ja072342b     Document Type: Article

References (80)

1. Fenimore, P. W.; Frauenfelder, H.; McMahon, B. H.; Parak, F. G. Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 2002, 99, 16047-16051.
2. Lubchenko, V.; Wolynes, P. G.; Frauenfelder, H. J. Phys. Chem. B Condens. Matter Mater. Surf. Interfaces Biophys. 2005, 109, 7488-7499.
3. Frauenfelder, H.; Fenimore, P. W.; Chen, G.; McMahon, B. H. Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 2006, 103, 15469-15472.
4. Frauenfelder, H.; Fenimore, P. W.; McMahon, B. H. Biophys. Chem. 2002, 98, 35-48.
5. Austin, R. H.; Beeson, K.; Eisenstein, L.; Frauenfelder, H.; Gunsalus, I. C.; Marshall, V. P. Science 1973, 181, 541-543.
6. Austin, R. H.; Beeson, K. W.; Eisenstein, L.; Frauenfelder, H.; Gunsalus, I. C. Biochemistry 1975, 14, 5355-5373.
7. Frauenfelder, H.; Sligar, S. G.; Wolynes, P. G. Science 1991, 254, 1598-1603.
8. Frauenfelder, H. Nat. Struct. Biol. 1995, 2, 821-823.
9. Frauenfelder, H.; McMahon, B. H.; Fenimore, P. W. Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 2003, 100, 8615-8617.
10. Berendzen, J.; Braunstein, D. Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 1990, 87, 1-5.
11. Campbell, B. F.; Chance, M. R.; Friedman, J. M. Science 1987, 238, 373-376.
12. Huang, J.; Ridsdale, A.; Wang, J.; Friedman, J. M. Biochemistry 1997, 36, 14353-14365.
13. Nienhaus, G. U.; Mourant, J. R.; Frauenfelder, H. Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 1992, 89, 2902-2906.
14. Srajer, V.; Champion, P. M. Biochemistry 1991, 30, 7390-7402.
15. Chavez, M. D.; Courtney, S. H.; Chance, M. R.; Kiula, D.; Nocek, J.; Hoffman, B. M.; Friedman, J. M.; Ondrias, M. R. Biochemistry 1990, 29, 4844-4852.
16. Levantino, M.; Cupane, A.; Zimanyi, L. Biochemistry 2003, 42, 4499-4505.
17. Agmon, N. Biochemistry 1988, 27, 3507-3511.
18. Kriegl, J. M.; Nienhaus, K.; Deng, P.; Fuchs, J.; Nienhaus, G. U. Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 2003, 100, 7069-7074.
19. Lamb, D. C.; Nienhaus, K.; Arcovito, A.; Draghi, F.; Miele, A. E.; Brunori, M.; Nienhaus, G. U. J. Biol. Chem. 2002, 277, 11636-11644.
20. Abadan, Y.; Chien, E. Y.; Chu, K.; Eng, C. D.; Nienhaus, G. U.; Sligar, S. G. Biophys. J. 1995, 68, 2497-2504.
21. Ahmed, A. M.; Campbell, B. F.; Caruso, D.; Chance, M. R.; Chavez, M. D.; Courtney, S. H.; Friedman, J. M.; Iben, I. E. T.; Ondrias, M. R.; Yang, M. Chem. Phys. 1991, 158, 329-351.
22. Ansari, A.; Berendzen, J.; Bowne, S. F.; Frauenfelder, H.; Iben, I. E.; Sauke, T. B.; Shyamsunder, E.; Young, R. D. Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 1985, 82, 5000-5004.
23. Ansari, A.; Berendzen, J.; Braunstein, D.; Cowen, B. R.; Frauenfelder, H.; Hong, M. K.; Iben, I. E.; Johnson, J. B.; Ormos, P.; Sauke, T. B.; Scholl, R.; Schulte, A.; Steinbach, P. J.; Vittitow, J.; Young, R. D. Biophys. Chem. 1987, 26, 337-355.
24. Hagen, S. J.; Hofrichter, J.; Eaton, W. A. J. Phys. Chem. 1996, 100, 12008-12021.
25. Ansari, A.; Jones, C. M.; Henry, E. R.; Hofrichter, J.; Eaton, W. A. Science 1992, 256, 1796-1798.
26. Dantsker, D.; Roche, C.; Samuni, U.; Blouin, G.; Olson, J. S.; Friedman, J. M. J. Biol. Chem. 2005, 280, 38740-38755.
27. Dantsker, D.; Samuni, U.; Friedman, J. M.; Agmon, N. Biochim. Biophys. Acta 2005, 1749, 234-251.
28. Dantsker, D.; Samuni, U.; Ouellet, Y.; Wittenberg, B. A.; Wittenberg, J. B.; Milani, M.; Bolognesi, M.; Guertin, M.; Friedman, J. M. J. Biol. Chem. 2004, 279, 38844-38853.
29. Samuni, U.; Dantsker, D.; Khan, I.; Friedman, A. J.; Peterson, E.; Friedman, J. M. J. Biol. Chem. 2002, 277, 25783-25790.
30. Shibayama, N.; Saigo, S. J. Am. Chem. Soc 2003, 125, 3780-3783.
31. Abbruzzetti, S.; Viappiani, C.; Bruno, S.; Bettati, S.; Bonaccio, M.; Mozzarelli, A. J. Nanosci. Nanotechnol. 2001, 1, 407-415.
32. Bettati, S.; Mozarrelli, A. J. Biol. Chem. 1997, 272, 32050-32055.
33. Das, T. K.; Khan, I.; Rousseau, D. L.; Friedman, J. M. Biospectroscopy 1999, 5, 64-70.
34. Khan, I.; Shannon, C. F.; Dantsker, D.; Friedman, A. J.; Perez-Gonzalez-de Apodaca, J.; Friedman, J. M. Biochemistry 2000, 39, 16099-16109.
35. Shibayama, N.; Saigo, S. J. Mol. Biol. 1995, 25, 203-209.
36. Abbruzetti, S.; Viappiani, C.; Bruno, S.; Mozzarelli, A. Chem. Phys. Lett. 2001, 346, 430-436.
37. Samuni, U.; Dantsker, D.; Juszczak, L. J.; Bettati, S.; Ronda, L.; Mozzarelli, A.; Friedman, J. M. Biochemistry 2004, 43, 13074-13682.
38. Dantsker, D.; Samuni, U.; Friedman, A. J.; Yang, M.; Ray, A.; Friedman, J. M. J. Mol. Biol. 2002, 315, 239-251.
39. Sottini, S.; Abbruzzetti, S.; Viappiani, C.; Bettati, S.; Ronda, L.; Mozzarelli, A. J. Phys. Chem. B Condens. Matter Mater. Surf. Interfaces Biophys. 2005, 109, 11411-11413.
40. Sottini, S.; Abbruzzetti, S.; Viappiani, C.; Ronda, L.; Mozzarelli, A. J. Phys. Chem. B Condens. Matter Mater. Surf. Interfaces Biophys. 2005, 109, 19523-19528.
41. Sottini, S.; Viappiani, C.; Ronda, L.; Bettati, S.; Mozzarelli, A. J. Phys. Chem. B Condens. Matter Mater. Surf. Interfaces Biophys. 2004, 108, 8475-8484.
42. Sottini, S.; Abbruzzetti, S.; Spyrakis, F.; Bettati, S.; Ronda, L.; Mozzarelli, A.; Viappiani, C. J. Am. Chem. Soc. 2005, 127, 17427-17432.
43. Samuni, U.; Dantsker, D.; Roche, C. J.; Friedman, J. M. Gene 2007, 398, 234-248.
44. Samuni, U.; Roche, C. J.; Dantsker, D.; Juszczak, L. J.; Friedman, J. M. Biochemistry 2006, 45, 2820-2835.
45. Bruno, S.; Bonaccio, M.; Bettati, S.; Rivetti, C.; Viappiani, C.; Abbruzzetti, S.; Mozzarelli, A. Protein Sci. 2001, 10, 2401-2407.
46. Peterson, E. S.; Friedman, J. M. Biochemistry 1998, 37, 4346-4357.
47. Kavanaugh, J. S.; Weydert, J. A.; Rogers, P. H.; Arnone, A. Biochemistry 1998, 37, 4358-4373.
48. Kwiatkowski, L. D.; Hui, H. L.; Wierzba, A.; Noble, R. W.; Walder, R. Y.; Peterson, E. S.; Sligar, S. G.; Sanders, K. E. Biochemistry 1998, 37, 4325-4335.
49. Kavanaugh, J. S.; Rogers, P. H.; Arnone, A. Biochemistry 2005, 44, 6101-6121.
50. Manjula, B. N.; Malavalli, A.; Prabhakaran, M.; Friedman, J. M.; Acharya, A. S. Protein Eng. 2001, 14, 359-366.
51. Tsai, C. H.; Shen, T. J.; Ho, N. T.; Ho, C. Biochemistry 1999, 38, 8751-8761.
52. O'Donnell, J. K.; Birch, P.; Parsons, C. T.; White, S. P.; Okabe, J.; Martin, M. J.; Adams, C.; Sundarapandiyan, K.; Manjula, B. N.; Acharya, A. S. J. Biol. Chem. 1994, 269, 27692-27699.
53. Moo-Penn, W. F.; Wolff, J. A.; Simon, G.; Vacek, M.; Jue, D. L.; Johnson, M. H. FEBS Lett. 1978, 92, 53-56.
54. Acharya, S. A.; Malavalli, A.; Peterson, E.; Sun, P. D.; Ho, C.; Prabhakaran, M.; Arnone, A.; Manjula, B. N.; Friedman, J. M. J. Protein Chem. 2003, 22, 221-230.
55. Gottfried, D. S.; Manjula, B. N.; Malavalli, A.; Acharya, A. S.; Friedman, J. M. Biochemistry 1999, 38, 11307-11315.
56. Jeong, S. T.; Ho, N. T.; Hendrich, M. P.; Ho, C. Biochemistry 1999, 38, 13433-13442.
57. Tsai, C. H.; Ho, C. Biophys. Chem. 2002, 98, 15-25.
58. Fiechtner, M. D.; McLendon, G.; Bailey, M. W. Biochem. Biophys. Res. Commun. 1980, 96, 618-625.
59. Huang, Y.; Doyle, M. L.; Ackers, G. K. Biophys. J. 1996, 71, 2094-2105.
60. Hui, H. L.; Kwiatkowski, L. D.; Karasik, E.; Colby, J. E.; Noble, R. W. Biochemistry 2004, 43, 7843-7850.
61. Miyazaki, G.; Morimoto, H.; Yun, K. M.; Park, S. Y.; Nakagawa, A.; Minagawa, H.; Shibayama, N. J. Mol. Biol. 1999, 292, 1121-1136.
62. Samuni, U.; Juszczak, L.; Dantsker, D.; Khan, I.; Friedman, A. J.; Perez-Gonzalez-de-Apodaca, J.; Bruno, S.; Hui, H. L.; Colby, J. E.; Karasik, E.; Kwiatkowski, L. D.; Mozzarelli, A.; Noble, R.; Friedman, J. M. Biochemistry 2003, 42, 8272-8288.
63. Gottfried, D.; Peterson, E.; Sheikh, A.; Yang, M.; Wang, J.; Friedman, J. J. Phys. Chem. 1996, 100, 12034-12042.
64. Kumar, A. T. N.; Zhu, L.; Christian, J. F.; Demidov, A. A.; Champion, P. M. J. Phys. Chem. B 2001, 105, 7847-7856.
65. Steinbach, P. J. Biophys. J. 1996, 70, 1521-1528.
66. Steinbach, P. J.; Chu, K.; Frauenfelder, H.; Johnson, J. B.; Lamb, D. C.; Nienhaus, G. U.; Sauke, T. B.; Young, R. D. Biophys. J. 1992, 61, 235-245.
67. Steinbach, P. J.; Ionescu, R.; Matthews, C. R. Biophys. J. 2002, 82, 2244-2255.
68. Lavalette, D.; Tetreau, C.; Mouawad, L. Biochem. Soc. Trans. 2006, 34 (Pt. 5), 975-978.
69. Tsuneshige, A.; Kanaori, K.; Samuni, U.; Danstker, D.; Friedman, J. M.; Neya, S.; Giangiacomo, L.; Yonetani, T. J. Biol. Chem. 2004, 279, 48959-48967.
70. Tsuneshige, A.; Park, S.; Yonetani, T. Biophys. Chem. 2002, 98, 49-63.
71. Yonetani, T.; Park, S. I.; Tsuneshige, A.; Imai, K.; Kanaori, K. J. Biol. Chem. 2002, 277, 34508-34520.
72. Friedman, J. M. Methods Enzymol. 1994, 232, 205-231.
73. Ionascu, D.; Gruia, F.; Ye, X.; Yu, A.; Rosea, F.; Beck, C.; Demidov, A.; Olson, J. S.; Champion, P. M. J. Am. Chem. Soc. 2005, 127, 16921-16934.
74. Unzai, S.; Eich, R.; Shibayama, N.; Olson, J. S.; Morimoto, H. J. Biol. Chem. 1998, 273, 23150-23159.
75. Friedman, J. M.; Scott, T. W.; Fisanick, G. J.; Simon, S. R.; Findsen, E. W.; Ondrias, M. R.; Macdonald, V. W. Science 1985, 229, 187-190.
76. Ackers, G. K.; Dalessio, P. M.; Lew, G. H.; Daugherty, M. A.; Holt, J. M. Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 2002, 99, 9777-9782.
77. Ackers, G. K.; Holt, J. M.; Huang, Y.; Grinkova, Y.; Klinger, A. L.; Denisov, I. Proteins 2000, Suppl. 4, 23-43.
78. Scott, T. W.; Friedman, J. M. J. Am. Chem. Soc. 1984, 106, 5677-5687.
79. Viappiani, C.; Bettati, S.; Bruno, S.; Ronda, L.; Abbruzzetti, S.; Mozzarelli, A.; Eaton, W. A. Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 2004, 101, 14414-14419.
80. Henry, E. R.; Bettati, S.; Hofrichter, J.; Eaton, W. A. Biophys. Chem. 2002, 98, 149-164.