Effect of metal ions (Li+, Na+, K+, Mg2+, Ca2+, Ni2+, Cu2+, and Zn 2+) and water coordination on the structure and properties of L-arginine and zwitterionic L-arginine

Journal of Physical Chemistry A

Volumn 112, Issue 33, 2008, Pages 7652-7661

  Remko, Milan ^a   Fitz, Daniel ^b   Rode, Bernd Michael ^b  

^a Physics and Informatics   (Slovakia)

^b UNIVERSITY OF INNSBRUCK   (Austria)

Author keywords

[No Author keywords available]

Indexed keywords

AMINES; AMINO ACIDS; ELECTROLYSIS; LITHIUM; METAL IONS; ORGANIC ACIDS; TRACE ANALYSIS;

L-ARGININE;

IONS;

ARGININE; CATION; METAL; PROTEIN; PROTON; WATER;

ARTICLE; CHEMICAL STRUCTURE; CHEMISTRY; COMPUTER SIMULATION; ENTROPY; GAS;

ARGININE; CATIONS; COMPUTER SIMULATION; ENTROPY; GASES; METALS; MODELS, MOLECULAR; PROTEINS; PROTONS; WATER;

EID: 51049118793     PISSN: 10895639     EISSN: None     Source Type: Journal    
DOI: 10.1021/jp801418h     Document Type: Article

References (70)

1. Clark, J., F.; Guanidino compounds in biology and medicine; Springer: Heidelberg, 2003.
2. Moneada, S. Ann. N. Y. Acad. Sci. 1997, 811, 60-67.
3. Fromm, J. R.; Hileman, R. E.; Caldwell, E. E. O.; Weiler, J. M.; Linhardt, R. J. Arch. Biochem. Biophys. 1995, 323, 279-287.
4. Shriver, D. F.; Atkins, P. W.; Langford, C. H. Inorganic Chemistry, 2nd ed.; Oxford University Press: Oxford, 1996.
5. Rode, B. M.; Bujdák, J.; Eder, A. H. The Role of Inorganic Substances in the Chemical Evolution of Peptides on Earth. Trends Inorg. Chem. 1993, 3, 45-62.
6. Rode, B. M. Peptides 1999, 20, 773-786.
7. Remko, M.; Rode, B. M. Chem. Phys. Lett. 2000, 316, 489-494.
8. Remko, M.; Rode, B. M. Phys. Chem. Chem. Phys. 2001, 3, 4667-4673.
9. Remko, M.; Rode, B. M. Struct. Chem. 2004, 15, 223-232.
10. Chapo, C. J.; Paul, J. B.; Provencal, R. A.; Roth, K.; Saykally, R. J. J. Am. Chem. Soc. 1998, 120, 12956-12957.
11. Price, W. D.; Jockusch, R. A.; Williams, E. R. J. Am. Chem. Soc. 1997, 119, 11988-11989.
12. Maksić, Z. M.; Kovačevič, B. J. Chem. Soc., Perkin Trans. 2 1999, 2623-2629.
13. Skurski, P.; Gutowski, M.; Barrios, R.; Simons, J. Chem. Phys. Lett. 2001, 337, 143-150.
14. Gdanitz, R.; Cardoen, W.; Windus, T. L.; Simons, J. J. Phys. Chem. A 2004, 108, 515-518.
15. Melo, A.; Ramos, M. J.; Floriano, W. B.; Gomes, J. A. N. F.; Leão, J. F. R.; Magalhães, A. L.; Maigret, B.; Nascimento, M. C.; Reuter, N. J. Mol. Struct., Theochem 1999, 463, 81-90.
16. Julian, R. R.; Beauchamp, J. L.; Goddard, W. A., III J. Phys. Chem. A 2002, 106, 32-34.
17. Julian, R. R.; Hodyss, R.; Beauchamp, J. L. J. Am. Chem. Soc. 2001, 123, 3577-3583.
18. Bush, M. F.; O'Brien, J. T.; Prell, J. S.; Saykally, R. J.; Williams, E. R. J. Am. Chem. Soc. 2007, 129, 1612-1622.
19. Jockusch, R. A.; Price, W. D.; Williams, E. R. J. Phys. Chem. A 1999, 103, 9266-9274.
20. Bush, M. F.; Prell, J. S.; Saykally, R. J.; Williams, E. R. J. Am. Chem. Soc. 2007, 129, 13544-13553.
21. Schlund, S.; Müller, R.; Graßmann, C.; Engels, B. J. Comput. Chem. 2008, 29, 407-415.
22. Ai, H.; Bu, Y.; Chen, Z. J. Chem. Phys. 2003, 118, 1761-1772.
23. Jockusch, R, A.; Lemoff, A.; Williams, E. R. J. Phys. Chem. A 2001, 105, 10929-10942.
24. Snoek, L. C.; Kroemer, R. T.; Simons, J. P. Phys. Chem. Chem. Phys. 2002, 4, 2130-2139.
25. Jensen, J. H.; Gordon, M. S. J. Am. Chem. Soc. 1995, 117, 8159-8170.
26. Remko, M.; Rode, B. M. J. Phys. Chem. A 2006, 110, 1960-1967.
27. Forbes, M. W.; Bush, M. F.; Polfer, N. C.; Oomens, J.; Dunbar, R. C.; Williams, E. R.; Jockusch, R. A. J. Phys. Chem. A 2007, 111, 11759-11770.
28. Frisch, M. J.; Trucks, G. W.; Schlegel, H. B.; Scuseria, G. E.; Robb, M. A.; Cheeseman, J. R.; Montgomery, J. A., Jr.; Vreven, T.; Kudin, K. N.; Burant, J. C.; Millam, J. M.; Iyengar, S. S.; Tomasi, J.; Barone, V.; Mennucci, B.; Cossi, M.; Scalmani, G.; Rega, N.; Petersson, G. A.; Nakatsuji, H.; Hada, M.; Ehara, M.; Toyota, K.; Fukuda, R.; Hasegawa, J.; Ishida, M.; Nakajima, T.; Honda, Y.; Kitao, O.; Nakai, H.; Klene, M.; Li, X.; Knox, J. E.; Hratchian, H. P.; Cross, J. B.; Bakken, V.; Adamo, C.; Jaramillo, J.; Gomperts, R.; Stratmann, R. E.; Yazyev, O.; Austin, A. J.; Cammi, R.; Pomelli, C.; Ochterski, J. W.; Ayala, P. Y.; Morokuma, K.; Voth, G. A.; Salvador, P.; Dannenberg, J. J.; Zakrzewski, V. G.; Dapprich, S.; Daniels, A. D.; Strain, M. C.; Farkas, O.; Malick, D. K.; Rabuck, A. D.; Raghavachari, K.; Foresman, J. B.; Ortiz, J. V.; Cui, Q.; Baboul, A. G.; Clifford, S.; Cioslowski, J.; Stefanov, B. B.; Liu, G.; Liashenko, A.; Piskorz, P.; Komaromi, I.; Martin, R. L.; Fox, D. J.; Keith, T.; Al-Laham, M. A.; Peng, C. Y.; Nanayakkara, A.; Challacombe, M.; Gill, P. M. W.; Johnson, B.; Chen, W.; Wong, M. W.; Gonzalez, C.; Pople, J. A. Gaussian 03, revision B.04; Gaussian, Inc.: Wallingford, CT, 2004.
29. Hehre, W. J.; Radom, L.; Schleyer, P.v.R.; Pople, J. A. Ab Initio Molecular Orbital Theory;Wiley: New York, 1986.
30. Kohn, W.; Sham, L. J. Phys. Rev. A 1965, 140, 1133-1138.
31. For a recent perspective, see:Baerends, E. J. Theor. Chem. Acc. 2000, 103, 265-269.
32. Bickelhaupt, F. M.; Baerends, E. J. In Rev. Comput. Chem.; Lipkowitz, K. B., Boyd, D. B., Eds.; Wiley-VCH: New York, 2000; Vol. 15, pp 1-86.
33. Becke, A. D. Phys. Rev. A 1988, 38, 3098-3100.
34. Becke, A. D. J. Chem. Phys. 1993, 98, 5648-5652.
35. Lee, C.; Yang, W.; Parr, R. G. Phys. Rev. B 1988, 37, 785-789.
36. Note that these are the half-and-half functionals implemented in Gaussian 03 (ref. 28) which are not the same as the ones proposed in Becke, A.D. J. Chem. Phys. 1993, 98, 1372-1377.
37. Wachters, A. J. H. J. Chem. Phys. 1970, 52, 1033-1036.
38. Hay, P. J. J. Chem. Phys. 1977, 66, 4377-4384.
39. Ling, S.; Wenbo, Y.; Huang, Z.; Lin, Z.; Haranczyk, M.; Gutowski, M. J. Phys. Chem. A 2006, 110, 12282-12291.
40. Cerda, B. A.; Wesdemiotis, Ch. Analyst 2000, 125, 657-660.
41. Wang, P.; Ohanessian, G.; Wesdemiotis, Ch. Int. J. Mass Spectrom. 2008, 269, 34-45.
42. Yamada, S.; Terashima, S.; Wagatsuma, M. Tetrahedron Lett. 1970, 1501-1504.
43. Siegel, H.; Martin, R. B. Chem. Rev. 1982, 82, 385-426.
44. Freeman, H. C. Adv. Protein Chem. 1967, 22, 257.
45. Sheludyakova, L. A.; Sobolev, E. V.; Arbuznikov, A. V.; Burgina, E. B.; Kozhevina, L. I. J. Chem. Soc., Faraday Trans 1997, 93, 1357-1360.
46. Norberg, J.; Foloppe, N.; Lennart, N. J. Chem. Theory Comput. 2005, 1, 986-993.
47. Poater, J.; Sola, M.; Rimola, A.; Rodriguez-Santiago, L.; Sodupe, M. J. Phys. Chem. A 2004, 108, 6072-6078.
48. Rimola, A.; Rodriguez-Santiago, L.; Ugliengo, P.; Sodupe, M. J. Phys. Chem. B 2007, 111, 5740-5747.
49. Sousa, S. F.; Fernandes, P. A.; Ramos, M. J. J. Phys. Chem. A 2007, 111, 10439-10452.
50. Bertrán, J.; Rodriguez-Santiago, L.; Sodupe, M. J. Phys. Chem. B 1999, 103, 2310-2317.
51. Voet, D.; Voet, J. G.; Biochemistry, 2nd ed.; John Wiley & Sons, Inc.: New York, 1995.
52. O'Hair, R. J.; Bowie, J. H.; Gronert, S. Int. J. Mass Spectrom. Ion Proc. 1992, 117, 23-36.
53. Jones, Ch. M.; Bernier, M.; Carson, E.; Colyer, K. E.; Metz, R.; Pawlow, A.; Wischow, E. D.; Webb, I.; Andriole, E. J.; Poutsma, J. C. Int. J. Mass Spectrom. 2007, 267, 54-62.
54. Remko, M.; Garaj, V. Mol. Phys. 2003, 101, 2357-2368.
55. Remko, M. J. Phys. Chem. A 2002, 106, 5005-5010.
56. Merrill, G. N.; Kass, S. R. J. Phys. Chem. 1996, 100, 17465-17471.
57. Topol, I. A.; Tawa, G. J.; Caldwell, R. A.; Eissenstat, M. A.; Burt, S. K. J. Phys. Chem. A 2000, 104, 9619-9624.
58. Wyttenbach, T.; Witt, M.; Bowers, M. T. J. Am. Chem. Soc. 2000, 1722, 3458-3464.
59. Johnson, B. G.; Gill, P. M. W.; Pople, J. A. J. Chem. Phys. 1993, 98, 5612-5626.
60. Oliphant, N.; Bartlett, R. J. J. Chem. Phys. 1994, 100, 6550-6561.
61. Kapp, J.; Remko, M.; Schleyer, P.v.R. J. Am. Chem. Soc. 1996, 118, 5745-5751.
62. Alcami, M.; González, A. I.; Mó, O.; Yánez, M. Chem. Phys. Lett. 1999, 307, 244-252.
63. Remko, M. Mol. Phys. 1997, 91, 929-936.
64. Remko, M.; Rode, B. M. J. Mol. Struct., Theochem 2000, 505, 269-281.
65. Marino, T.; Russo, N.; Toscano, M. J. Inorg. Biochem. 2000, 79, 179-185.
66. Sousa, S. F.; Fernandes, P. A.; Ramos, M. J. J. Phys. Chem. B 2007, 111, 9146-9152.
67. Fraústo da Silva, J. J. R.; Williams, R. J. P. The Biological Chemistry of the Elements; Claredon Press: Oxford, 1991.
68. Harvey, K. B.; Porter, G. B. Introduction to Physical Inorganic Chemistry; Addison Wesley Publ. Comp. Inc.: London, 1963.
69. Kish, M. M.; Ohanessian, G.; Wesdemiotis, C. Int. J. Mass Spectrom. 2003, 227, 509-524.
70. Cerda, B. A.; Wesdemiotis, Ch. Int. J. Mass Spectrom. 1999, 185/ 186/187, 107-116.