Structural models of the photointermediates in the rhodopsin photocascade, lumirhodopsin, metarhodopsin I, and metarhodopsin II

ChemBioChem

Volumn 5, Issue 3, 2004, Pages 298-310

  Ishiquro, Masaji ^a   Oyama, Yoshiaki ^b   Hirano, Takahiro ^a  

^a SUNTORY INSTITUTE FOR BIOORGANIC RESEARCH   (Japan)

^b SUNTORY LTD   (Japan)

Author keywords

G protein coupled receptors; Lumirhodopsin; Membrane proteins; Metarhodopsin; Rhodopsin

Indexed keywords

AMINO ACID DERIVATIVE; LUMIRHODOPSIN; MEMBRANE PROTEIN; PROTEIN DERIVATIVE; RHODOPSIN; SCHIFF BASE; UNCLASSIFIED DRUG;

AMINO TERMINAL SEQUENCE; ARTICLE; CARBOXY TERMINAL SEQUENCE; CIRCULAR DICHROISM; CORRELATION ANALYSIS; ELECTRON SPIN RESONANCE; FOURIER ANALYSIS; HYDROGEN BOND; MOLECULAR BIOLOGY; MOLECULAR DYNAMICS; MOLECULAR INTERACTION; MOLECULAR MECHANICS; MOLECULAR MODEL; PHOTOCHEMISTRY; PRIORITY JOURNAL; PROTON TRANSPORT; RAMAN SPECTROMETRY; REACTION ANALYSIS; REACTOR CASCADE; RIGIDITY; SPIN LABELING; STRUCTURE ANALYSIS;

ANIMALS; HUMANS; HYDROGEN BONDING; MODELS, MOLECULAR; MOLECULAR STRUCTURE; MOTION; PHOTOCHEMISTRY; PROTEIN CONFORMATION; RHODOPSIN; SCHIFF BASES;

ROMAN;

EID: 4544336309     PISSN: 14394227     EISSN: None     Source Type: Journal    
DOI: 10.1002/cbic.200300668     Document Type: Article

References (69)

1. H. G. Khorana, J. Biol. Chem. 1992, 267, 1-4.
2. Rhodopsin: T. P. Sakmar, Prog. Nucleic Acid Res. 1998, 59, 1-34.
3. R. R. Rando, Chem. Biol. 1996, 3, 255-262.
4. I. Palings, J. A. Pardoen, E. van den Berg, C. Winkel, J. Lugtenburg, R. A. Mathies, Biochemistry 1987, 26, 2544-2556.
5. K. Marr, K. S. Peters, Biochemistry 1991, 30, 1254-1258.
6. A. A. Lamola, T. Yamane, A. Zipp, Biochemistry 1974, 13, 738-745.
7. B. Borhan, M. L. Souto, H. Imai, Y. Shichida, K. Nakanishi, Science 2000, 288, 2209-2212.
8. Y. J. Ohkita, J. Sasaki, A. Maeda, T. Yoshizawa, M. Groesbeek, P. Verdegem, J. Lugtenburg, Biophys. Chem. 1995, 56, 71-78.
9. X. Feng, P. J. E. Verdegem, M. Eden, D. Sandstrom, Y. K. Lee, P. H. M. Bovee-Geurts, W. J. de Grip, J. Lugtenburg, H. J. M. deGroot, M. H. Levit, J. Biomol. NMR 2000, 76, 1-8.
10. Y. Shichida, F. Tokunaga, T. Yoshizawa, Biochim. Biophys, Acta 1978, 504, 413-430.
11. A. S. Waggoner, L. Stryer, Biochemistry 1971, 10, 3250-3254.
12. D. Pan, R. A. Mathies, Biochemistry 2001, 40, 7929-7936.
13. M. Ishiguro, T. Hirano, Y. Oyama, ChemBioChem 2003, 4, 228-231.
14. T. Hirano, I. T. Lim, D. M. Kim, X.-G. Zheng, K. Yoshihara, Y. Oyama, H. Imai, Y. Shichida, M. Ishiguro, Photochem. Photobiol. 2002, 76, 606-615.
15. D. L. Farrens, C. Aitenbach, K. Yang, W. L. Hubbell, H. G. Khorana, Science 1996, 274, 768-770.
16. S. P. Sheikh, T. A. Zvyaga, O. Lichtage, T. P. Sakmar, H. R. Bourne, Nature 1996, 383, 347-350.
17. P. Ghanouni, J. J. Steenhuis, D. L. Farrens, B. K. Kobilka, Proc. Natl. Acad. Sci. USA 2002, 98, 5997-6002.
18. C. Longstaff, R. D. Calhoon, R. R. Rando, Proc. Natl. Acad. Sc. USA 1986, 83, 4209-4213.
19. S. Arnis, K. P. Hofmann, Proc. Natl. Acad. Sci. USA 1993, 90, 7849-7853.
20. K. Fahmy, T. P. Sakmar, F. Siebert, Biochemistry 2000, 39, 10607-10612.
21. G. Choi, J. Landin, J. F. Galan, R. R. Birge, A. D. Albert, P. L. Yeagle, Biochemistry 2002, 47, 7318-7324.
22. T. E. Thorgeirsson, J. W. Lewis, S. E. Wallace-Williams, D. S. Kliger, Biochemistry 1993, 32, 13861-13872.
23. S. Tachibanaki, H. Imai, T. Mizukami, T. Okada, Y. Imamoto, T. Matsuda, Y. Fukada, A. Terakita, Y. Shichida, Biochemistry 1997, 36, 14173-14180.
24. S. Tachibanaki, H. Imai, A. Terakita, Y. Shichida, FEBS Lett. 1998, 425, 126-130.
25. K. Palczewski, T. Kumasaka, T. Hori, C. A. Behnke, H. Motoshima, B. A. Fox, I. Le Trong, D. C. Teller, T. Okada, R. E. Stenkamp, M. Yamamoto, M. Miyano, Science 2000, 289, 739-745.
26. D. C. Teller, T. Okada, C. A. Behnke, K. Palczewski, R. E. Stenkamp, Biochemistry 2001, 40, 7761-7772.
27. T. Okada, Y. Fujiyoshi, M. Silow, J. Navarro, E. M. Landau, Y. Shichida, Proc. Natl. Acad. Sci. USA 2002, 96, 4898-4903.
28. R. S. H. Liu, ,Account Chem. Res. 2000, 34, 555-562.
29. U. M. Ganter, W. Gartner, F. Siebert, Biochemistry 1988, 27, 7480-7488.
30. M. Ishiguro, J. Am. Chem. Soc. 2000, 122, 444-451.
31. V. Buß, K. Kolster, F. Terstegen, R. Vahrenhorst, Angew. Chem. 1998, 110, 1997-2000; Angew. Chem. Int. Ed. 1998, 37, 1893-1895.
32. V. Buß, K. Kolster, F. Terstegen, R. Vahrenhorst, Angew. Chem. 1998, 110, 1997-2000; Angew. Chem. Int. Ed. 1998, 37, 1893-1895.
33. Y. Fujimoto, J. Ishihara, S. Maki, N. Fujioka, T. Wang, T. Furuta, N. Fishkin, B. Boehan, N. Berova, K. Nakanishi, Chem. Eur. J. 2001, 7, 4198-4204.
34. J. W. Lewis, G.-B. Fan, M. Sheves, I. Szundi, D. S. Kliger, J. Am. Chem. Soc. 2001, 123, 10024-10029.
35. S. Nishimura, J. Sasaki, H. Kandori, J. Lugtenburg, A. Maeda, Biochemistry 1995, 34, 16758-16763.
36. T. A. Nakayama, H. G. Khorana, J. Biol. Chem. 1991, 266, 4269-4275.
37. U. M. Ganter, E. D. Schmid, D. Perez-Sala, R. R. Rando, F. Siebert, Biochemistry 1989, 28, 5954-5962.
38. M. Beck, T. P. Sakmar, F. Siebert, Biochemistry 1998, 37, 7630-7639.
39. [7] would induce deformation at the portion kinked by Pro170 and Pro171 on TM4.
40. J. F. Resek, Z. T. Farabakhsh, W. L. Hubell, H. G. Khorana, Biochemistry 1993, 32, 12025-12032.
41. H. Imai, T. Mizukami, Y. Imamoto, Y. Shichida, Biochemistry 1994, 33, 14351-14358.
42. M. Han, M. Groesbeek, T. P. Sakmar, S. O. Smith, Proc. Natl. Acad. Sci. USA 1997, 94, 13442-13447.
43. J. Saam, E. Tajkhorshid, S. Hayashi, K. Shulten, Biophys. J. 2002, 83, 3097-3112.
44. S. Filipek, R. E. Stenkamp, D. C. Teller, K. Palczewski, Annu. Rev. Physiol. 2003, 65, 851-879.
45. T. Okada, O. P. Ernst, K. Palczewski, K. P. Hofmann, Trends Biochem. Sci. 2001, 26, 318-324.
46. I. Remy, I. A. Wilson, S. W. Michnick, Science 1999, 283, 990-993.
47. P. R. Robinson, G. B. Cohen, E. A. Zhukovsky, D. D. Oprian, Neuron 1992, 9, 719-725.
48. G. B. Cohen, D. D. Oprian, P. R. Robinson, Biochemistry 1992, 31, 12592-12601.
49. T. R. Sakmar, R. R. Franke, H. G. Khorana, Proc. Natl. Acad Sci. USA 1989, 86, 8309-8313.
50. Z. T. Farahbakhsh, K. D. Ridge, H. G. Khorana, W. L. Hubbell, Biochemistry 1995, 34, 8812-8819.
51. J.-M. Kim, C. Altenbach, R. L. Thurmord, H. G. Khorana, W. L. Hubell, Proc. Natl. Acad. Sci. USA 1997, 94, 14273-14278.
52. C. Altenbach, K. Yang, D. L. Farrens, Z. T. Farahbakhsh, H. G. Khorana, W. L. Hubbell, Biochemistry 1996, 35, 12470-12478.
53. C. Altenbach, K. Cai, J. Klein-Seetharaman, H. G. Khorana, W. L. Hubbell, Biochemistry 2001, 40, 15483-15492.
54. C. Altenbach, J. Klein-Seetharaman, K. Cai, H. G. Khorana, W. L. Hubbell, Biochemistry 2001, 40, 15493-15500.
55. C. Altenbach, J. Klein-Seetharaman, J. Hwa, H. G. Khorana, W. L. Hubbell, Biochemistry 1999, 38, 7945-7949.
56. N. G. Abdulaev, K. D. Ridge, Proc. Natl. Acad. Sci. USA 1998, 95, 12854-12859.
57. J. H. McDowell, T. P. Williams, Vision Res. 1976, 76, 643-646.
58. C. D. Strader, T. M. Fong, M. R. Tota, D. Underwood, Annu. Rev. Biochem. 1994, 63, 101-132.
59. F. Heitz, J. A. Holzwarth, J.-P. Gies, R. M. Pruss, S. Trumpp-Kallmeyer, M. F. Hibert, C. Guenet, Eur. J. Pharmacol. 1999, 380, 183-195.
60. S. Trumpp-Kallmeyer, J. Hoflack, A. Bruinvels, M. Hibert, J. Med. Chem. 1992, 35, 3448-3462.
61. V. I. Gordeliy, J. Labahn, R. Moukhametzianov, R. Efremov, J. Granzin, R. Schlesinger, G. Buldt, T. Savopol, A. J. Scheidig, J. P. Klare, M. Engelhard, Nature 2002, 419, 484-487.
62. S. Subramaniam, M. Gerstein, D. Oesterhelt, R. Henderson, EMBO J. 1993, 12, 1-8.
63. K. Cai, J. Klein-Seetharaman, J. Hwa, W. L. Hubbell, H. G. Khorana, Biochemistry 1999, 38, 12893-12898.
64. S. W. Lin, T. P. Sakmar, Biochemistry 1996, 35, 11149-11159.
65. H. Imai, D. Kojima, T. Oura, S. Tachibanaki, A. Terakita, Y. Shichida, Proc. Natl. Acad. Sci. USA, 1997, 94, 2322-2326.
66. M. S. Weiss, U. Abele, J. Weckesser, W. Welfe, E. Schiltz, G. E. Schulz, Science 1991, 254, 1627-1630.
67. G. N. Prado, L. Taulor, P. Polger, J. Biol. Chem. 1997, 272, 14638-14642.
68. S. Acharya, S. S. Karnik, J. Biol. Chem. 1996, 271, 25406-25411.
69. The coordinates of the intermediate models are available upon request.