Ultrafast proteinquake dynamics in cytochrome c

Journal of the American Chemical Society

Volumn 131, Issue 8, 2009, Pages 2846-2852

  Zang, Chen ^a   Stevens, Jeffrey A ^a   Link, Justin J ^a   Guo, Lijun ^a   Wang, Lijuan ^a   Zhong, Dongping ^a  

^a OHIO STATE UNIVERSITY   (United States)

Author keywords

[No Author keywords available]

Indexed keywords

BOND-BREAKING; CONFORMATIONAL RELAXATION; CYTOCHROME C; FEMTOSECOND EXCITATION; FEMTOSECONDS; FERROUS STATE; INDUCED PROTEINS; INTERNAL CONVERSIONS; PICOSECOND TIME SCALE; PICOSECONDS; PROTEIN CONFORMATION; PROTEIN DYNAMICS; REDOX STATE; SITE-DIRECTED MUTATION; SYSTEMATIC STUDY; TWO-STATE; ULTRA-FAST; UV- AND; VIBRATIONAL COOLING;

COOLING; DYNAMICS; HEMOGLOBIN;

PORPHYRINS;

CYTOCHROME C; FERRIC ION; FERROUS ION; HEME; PHENYLALANINE; TRYPTOPHAN;

ARTICLE; CHEMICAL BOND; CONFORMATION; EXCITATION; OXIDATION REDUCTION STATE; ANIMAL; CHEMICAL STRUCTURE; CHEMISTRY; HORSE; OXIDATION REDUCTION REACTION; PHOTOLYSIS; PROTEIN CONFORMATION; SITE DIRECTED MUTAGENESIS; THERMODYNAMICS; ULTRAVIOLET SPECTROPHOTOMETRY;

ANIMALS; CYTOCHROMES C; FERRIC COMPOUNDS; FERROUS COMPOUNDS; HEME; HORSES; MODELS, MOLECULAR; MUTAGENESIS, SITE-DIRECTED; OXIDATION-REDUCTION; PHENYLALANINE; PHOTOLYSIS; PROTEIN CONFORMATION; SPECTROPHOTOMETRY, ULTRAVIOLET; THERMODYNAMICS; TRYPTOPHAN;

EID: 68049111666     PISSN: 00027863     EISSN: None     Source Type: Journal    
DOI: 10.1021/ja8057293     Document Type: Article

References (72)

1. Austin, R. H.; Beeson, K. W.; Eisenstein, L.; Frauenfelder. H.; Gunsalus, I. C. Biochemistry 1975, 14, 5355.
2. Ansari, A.; Berendzen, J.; Bowne, S. F.; Frauenfelder, H.; Iben, 1. E. T.; Sauke, T. B.; Shyamsunder, E.; Young, R. D. Proc Natl. Acad. Sci. U.S.A. 1985, 82, 5000.
3. Frauenfelder, H.; Parak, F.; Young, R. D. Annu. Rev. Biophys. Biophys. Chem. 1988, 17, 451.
4. Frauenfelder, H.; et al. J. Phys. Chem. 1990, 94, 1024.
5. Frauenfelder, H.; Sligar, S. G.; Wolynes, P. G. Science 1991, 254, 1598.
6. Young, R. D.; Frauenfelder. H.; Johnson, J. B.; Lamb, D. C.; Nienhaus, G. U.; Philipp. R.; Scholl, R. Chem. Phys. 1991, 158, 315.
7. Vos, M. H. Biochim. Biophys. Acta 2008, 1777, 15.
8. Martin, J. L.; Vos, M. H. Annu. Rev. Biophys. Biomol. Struct. 1992, 21, 199.
9. Olson, J. S.; Phillips, G. N., Jr. J. Biol. Chem. 1996, 271, 17593.
10. Kriegl., J. M.; Bhattacharyya, A. J.; Nienhaus. K.; Deng, P.; Minkow, O.; Nienhaus, G. U. Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 2002, 99, 7992.
11. Wang, W.; Ye., X.; Demidov. A. A.; Rosca, F.; Sjodin, T.; Cao, W.; Sheeran, M.; Champion, P. M. J. Phys. Chem. B 2000, 104, 10789.
12. Uchida, T.; Ishikawa, H.; Ishimori, K.; Morishima, I.; Nakajima, H.; Aono, S.; Mizutani, Y.; Kitagawa, T. Biochemistry 2000, 39, 12747.
13. Ishikawa, H.; Finkelstein, I. J.; Kim, S.; Kwak, K.; Chung, J. K.; Wakasugi, K.; Massari, A. M.; Fayer, M. D. Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 2007, 104, 16116.
14. Pascher, T.; Cliesick, J. P.; Winkler, J. R.; Gray, B. H. Science 1996, 271, 1558.
15. Yeh, S. R.; Han, S.; Rousseau. D. L. Acc. Chem. Res. 1998, 31, 727.
16. Jones, C. M.; Henry, E. R.; Hu, Y.; Chan, C. K.; Luck, S. D.; Bhuyan, A.; Roder, H.; Hofrichter, J.; Eaton, W. A. Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 1993, 90, 11860.
17. Werner, J. H.; Joggerst, R.; Dyer, R. B.; Goodwin, P. M. Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 2006, 103, 11130.
18. Chen, E.; Wittung-Stafshede, P.; Kliger, D. S. J. Am. Chem. Soc. 1999, 121, 3811.
19. Bai, Y.; Sosnick, T. R.; Mayne, L.; Englander, S. W. Science 1995, 269, 192.
20. Ye, M.; Zhang, Q. L.; Li, H.; Weng, Y. X.; Wang, W. C.; Qiu, X. G. Biophys. J. 2007, 93, 2756.
21. Hofrichter, J.; Sommer, J. H.; Henry, E. R.; Eaton, W. A. Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 1983, 80, 2235.
22. Kachalova, G. S.; Popov, A. N.; Bartunik, H. D. Science 1999, 284, 473.
23. Eaton, W. A.; Henry, E. R.; Hofrichter, J.; Bettati, S.; Viappiani, C.; Mozzarelli, A. IUBMB Life 2007, 59, 586.
24. Weik, M.; Vernede, X.; Royant, A.; Bourgeois, D. Biophys. J. 2004, 86, 3176.
25. Bitler, A.; Stavrov, S. S. Biophys. J. 1999, 77, 2764.
26. Lambright, D. G.; Balasubramanian, S.; Boxer, S. G. Chem. Phys. 1991, 158, 249.
27. Fayer, M. D. Annu. Rev. Phys. Chem. 2001, 52, 315.
28. Armstrong, M. R.; Ogilvie, J. P.; Cowan, M. L.; Nagy, A. M.; Miller, R. J. D. Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 2003, 100, 4990.
29. Zhu, L.; Sage, J. T.; Champion, P. M. Science 1994, 266, 629.
30. Kholodenko, Y.; Volk, M.; Gooding, E.; Hochstrasser, R. M. Chem. Phys. 2000, 259, 71.
31. Wang, Y.; Baskin, J. S.; Xia, T.; Zewail, A. H. Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 2004, 101, 18000.
32. Negrerie, M.; Cianetti, S.; Vos, M. H.; Martin, J. L.; Kruglik, S. G. J. Phys. Chem. B 2006, 110, 12766.
33. Sato, A.; Gao, Y.; Kitagawa, T.; Mizutani, Y. Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 2007, 104, 9627.
34. Bredenbeck, J.; Helbing, J.; Nienhaus, K.; Nienhaus, G. U.; Hamm, P. Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 2007, 104, 14243.
35. Lim, M.; Jackson, T. A.; Anfinrud, P. A. Science 1995, 269, 962.
36. Gibson, Q. H.; Regan, R.; Elber, R.; Olson, J. S.; Carver, T. E. J. Biol. Chem. 1992, 267, 22022.
37. Chin, J. K.; Jimenez, R.; Romesberg, F. E. J. Am. Chem. Soc. 2002, 124, 1846.
38. Lampa-Pastirk, S.; Lafuente, R. C.; Beck, W. F. J. Phys. Chem. B 2004, 108, 12602.
39. Šrajer, V.; Teng, T. Y.; Ursby, T.; Pradervand, C.; Ren, Z.; Adachi, S.; Schildkamp, W.; Bourgeois, D.; Wulff, M.; Moffat, K. Science 1996, 274, 1726.
40. Šrajer, V.; Ren, Z.; Teng, T. Y.; Schmidt, M.; Ursby, T.; Bourgeois, D.; Pradervand, C.; Schildkamp, W.; Wulff, M.; Moffat, K. Biochemistry 2001, 40, 13802.
41. Schotte, F.; Lim, M.; Jackson, T. A.; Smirnov, A. V.; Soman, J.; Olson, J. S.; Phillips, G. N., Jr.; Wulff, M.; Anfinrud, P. A. Science 2003, 300, 1944.
42. Zhang, L.; Wang, L.; Kao, Y. T.; Qiu, W.; Yang, Y.; Okobiah, O.; Zhong, D. Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 2007, 104, 18461.
43. Qiu, W.; Kao, Y. T.; Zhang, L.; Yang, Y.; Wang, L.; Stites, W. E.; Zhong, D.; Zewail, A. H. Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 2006, 103, 13979.
44. Schenkl, S.; van Mourik, F.; van der Zwan, G.; Haacke, S.; Chergui, M. Science 2005, 309, 917.
45. Schenkl, S.; van Mourik, F.; Friedman, N.; Sheves, M.; Schlesinger, R.; Haacke, S.; Chergui, M. Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 2006, 103, 4101.
46. Wang, H.; Lin, S.; Allen, J. P.; Williams, J. C.; Blankert, S.; Laser, C.; Woodbury, N. W. Science 2007, 316, 747.
47. Suydam, I. T.; Snow, C. D.; Pande, V. S.; Boxer, S. G. Science 2006, 313, 200.
48. Fafarman, A. T.; Webb, L. J.; Chuang, J. I.; Boxer, S. G. J. Am. Chem. Soc. 2006, 128, 13356.
49. Getahun, Z.; Huang, C. Y.; Wang, T.; De León, B.; DeGrado, W. F.; Gai, F. J. Am. Chem. Soc. 2003, 125, 405.
50. Bushnell, G. W.; Louie, G. V.; Brayer, G. D. J. Mol. Biol. 1990, 214, 585.
51. Dadusc, G.; Ogilvie, J. P.; Schulenberg, P.; Marvet, U.; Miller, R. J. D. Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 2001, 98, 6110.
52. Xie, A.; Kelemen, L.; Hendriks, J.; White, B. J.; Hellingwerf, K. J.; Hoff, W. D. Biochemistry 2001, 40, 1510.
53. Itoh, K.; Sasai, M. Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 2004, 101, 14736.
54. Koike, K.; Kawaguchi, K.; Yamato, T. Phys. Chem. Chem. Phys. 2008, 10, 1400.
55. Metzler, R.; Klafter, J.; Jortner, J. Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 1999, 96, 11085.
56. Miyashita, O.; Onuchic, J. N.; Wolynes, P. G. Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 2003, 100, 12570.
57. Rumbley, J. N.; Hoang, L.; Englander, S. W. Biochemistry 2002, 41, 13894.
58. Patel, C. N.; Lind, M. C.; Pielak, G. J. Protein Expression Purif. 2001, 22, 220.
59. Li, D.; Stuehr, D. J.; Yeh, S. R.; Rousseau, D. L. J. Biol. Chem. 2004, 279, 26489.
60. Saxena, C.; Sancar, A.; Zhong, D. J. Phys. Chem. B 2004, 108, 18026.
61. Lim, M.; Jackson, T. A.; Anfinrud, P. A. Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 1993, 90, 5801.
62. Löwenich, D.; Kleinermanns, K.; Karunakaran, V.; Kovalenko, S. A. Photochem. Photobiol. 2008, 84, 193.
63. Ishikawa, H.; Kwak, K.; Chung, J. K.; Kim, S.; Fayer, M. D. Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 2008, 105, 8619.
64. Dartigalongue, T.; Niezborala, C.; Hache, F. Phys. Chem. Chem. Phys. 2007, 9, 1611.
65. Urry, D. W. J. Biol. Chem. 1967, 242, 4441.
66. Rava, R. P.; Spiro, T. G. J. Phys. Chem. 1985, 89, 1856.
67. Antonini, E.; Brunori, M. Hemoglobin and myoglobin in their reactions with ligands; North-Holland: Amsterdam, 1971.
68. Nantes, I. L.; Zucchi, M. R.; Nascimento, O. R.; Faljoni-Alario, A. J. Biol. Chem. 2001, 276, 153.
69. Bublitz, G. U.; Boxer, S. G. Annu. Rev. Phys. Chem. 1997, 48, 213.
70. Bu, L.; Straub, J. E. J. Phys. Chem. B 2003, 107, 12339.
71. Olson, J. S.; Soman, J.; Phillips, G. N., Jr. IUBMB Life 2007, 59, 552.
72. Frauenfelder, H.; Fenimore, P. W.; Young, R. D. IUBMB Life 2007, 59, 506.