Sensitivity of 2D IR spectra to peptide helicity: A concerted experimental and simulation study of an octapeptide

Journal of Physical Chemistry B

Volumn 113, Issue 35, 2009, Pages 12037-12049

  Sengupta, Neelanjana ^a,c   Maekawa, Hiroaki ^a   Zhuang, Wei ^b   Toniolo, Claudio ^b   Mukamel, Shaul ^a   Tobias, Douglas J ^a   Ge, Nien Hui ^a  

^a UNIVERSITY OF CALIFORNIA   (United States)

^b UNIVERSITY OF PADOVA   (Italy)

^c NATIONAL CHEMICAL LABORATORY   (India)

Author keywords

[No Author keywords available]

Indexed keywords

AMIDES; AMINES; CRYSTAL STRUCTURE; HAMILTONIANS; MOLECULAR DYNAMICS; PEPTIDES; POLARIZATION; SENSITIVITY ANALYSIS; SIMULATORS;

2D SPECTRA; CROSSED POLARIZATION; DIFFERENT PROTOCOLS; DIHEDRAL ANGLES; EXPERIMENTAL SPECTRA; FORCE FIELDS; HELICITIES; HIGH SENSITIVITY; HIGHLY SENSITIVE; IR SPECTROSCOPY; IR SPECTRUM; LOCAL MODE FREQUENCY; MOLECULAR DYNAMICS SIMULATIONS; PEPTIDE STRUCTURES; PULSE SEQUENCE; SIMULATION STUDIES; SINGLE PEAK; THEORETICAL STUDY; TWO-DIMENSIONAL INFRARED (2D IR); VIBRATIONAL EXCITONS;

INFRARED SPECTROSCOPY;

EID: 69549114733     PISSN: 15206106     EISSN: None     Source Type: Journal    
DOI: 10.1021/jp901504r     Document Type: Article

References (83)

1. Roux, B.; MacKinnon, R. Science 1999, 285, 100.
2. Bussell, R.; Eliezer, D. J. Mol. Biol. 2003, 329, 763.
3. Akitake, B.; Anishkin, A.; Liu, N.; Sukharev, S. Nat. Struct. Mol. Biol. 2007, 14, 1141.
4. Sivaramakrishnan, S.; Spink, B. J.; Sim, A. Y. L.; Doniach, S.; Spudich, J. A. Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 2008, 105, 13356.
5. Toniolo, C.; Benedetti, E. Trends Biochem. Sci. 1991, 16, 350.
6. Bolin, K. A.; Millhauser, G. L. Acc. Chem. Res. 1999, 32, 1027.
7. Barlow, D. J.; Thornton, J. M. J. Mol. Biol. 1988, 207, 601.
8. Millhauser, G. L. Biochemistry 1995, 34, 3873.
9. Shea, J. E.; Brooks, C. L. Annu. Rev. Phys. Chem. 2001, 52, 499.
10. Smythe, M. L.; Huston, S. E.; Marshall, G. R. J. Am. Chem. Soc. 1995, 117, 5445.
11. Hungerford, G.; Marta, M.-I.; Birch, D. J. S.; Moore, B. D. Angew. Chem. Intl. Ed. 1996, 35, 326.
12. Pengo, P.; Pasquato, L.; Moro, S.; Brigo, A.; Fogolari, F.; Broxterman, Q. B.; Kaptein, B.; Scrimin, P. Angew. Chem., Int. Ed. 2003, 42, 3388.
13. Bellanda, M.; Mammi, S.; Geremia, S.; Demitri, N.; Randaccio, L.; Broxterman, Q. B.; Kaptein, B.; Pengo, P.; Pasquato, L.; Scrimin, P. Chem - Eur. J. 2007, 13, 407.
14. Crisma, M.; Saviano, M.; Moretto, A.; Broxterman, Q. B.; Kaptein, B.; Toniolo, C. J. Am. Chem. Soc. 2007, 129, 15471.
15. Long, S. B.; Tao, X.; Campbell, E. B.; MacKinnon, R. Nature 2007, 450, 376.
16. Hamm, P.; Lim, M.; Hochstrasser, R. M. J. Phys. Chem. B 1998, 702, 6123.
17. Asplund, M. C.; Zanni, M. T.; Hochstrasser, R. M. Proc. Nad. Acad. Sci. U.S.A. 2000, 97, 8219.
18. Hochstrasser, R. M. Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 2007, 104, 14190.
19. Cho, M. Chem. Rev. 2008, 108, 1331.
20. Zhuang, W.; Hayashi, T.; Mukamel, S. Angew. Chem., Int. Ed. 2009, 48, 3750.
21. Hamm, P.; Helbing, J.; Bredenbeck, J. Annu. Rev. Phys. Chem. 2008, 59, 291.
22. Maekawa, H.; Toniolo, C.; Moretto, A.; Broxterman, Q. B.; Ge, N.-H. J. Phys. Chem. B 2006, 110, 5834.
23. Maekawa, H.; Toniolo, C.; Broxterman, Q. B.; Ge, N.-H. J. Phys. Chem. B 2007, 111, 3222.
24. Maekawa, H.; Formaggio, F.; Toniolo, C.; Ge, N.-H. J. Am. Chem. Soc. 2008, 130, 6556.
25. Woutersen, S.; Hamm, P. J. Chem. Phys. 2001, 115, 7737.
26. Fang, C.; Wang, J.; Kim, Y. S.; Charnley, A. K.; Barber-Armstrong, W.; Smith, A. B.; Decatur, S. M.; Hochstrasser, R. M. J. Phys. Chem. B 2004, 108, 10415.
27. Maekawa, H.; De Poli, M.; Toniolo, C.; Ge, N.-H. J. Am. Chem. Soc. 2009, 131, 2042.
28. Ham, S.; Kim, J.-H.; Lee, H.; Cho, M. J. Chem. Phys. 2003, 118, 3491.
29. Ham, S.; Cho, M. J. Chem. Phys. 2003, 118, 6915.
30. Ham, S.; Cha, S.; Choi, J.-H.; Cho, M. J. Chem. Phys. 2003, 119, 1451.
31. Bouř, P.; Keiderling, T. A. J. Chem. Phys. 2003, 119, 11253.
32. Schmidt, J. R.; Corcelli, S. A.; Skinner, J. L. J. Chem. Phys. 2004, 121 8887
33. Watson, T. M.; Hirst, J. D. Mol. Phys. 2005, 103, 1531.
34. Ganim, Z.; Tokmakoff, A. Biophys. J. 2006, 91, 2636.
35. Wang, J.; Zhuang, W.; Mukamel, S.; Hochstrasser, R. M. J. Phys. Chem. B 2008, 112, 5930.
36. Lin, Y.-S.; Shorb, J. M.; Mukherjee, P.; Zanni, M. T.; Skinner, J. L. J. Phys. Chem. B 2009, 113, 592.
37. Marshall, G. R. In Intra-Science Chemistry Reports; Kharasch, N., Ed.; Gordon & Breach: New York, 1971; p 305.
38. Paterson, Y.; Rumsey, S. M.; Benedetti, E.; Némethy, G.; Scheraga, H. A. J. Am. Chem. Soc. 1981, 103, 2947.
39. Karle, I. L.; Balaram, P. Biochemistry 1990, 29, 6747.
40. Toniolo, C.; Crisma, M.; Formaggio, F.; Valle, G.; Cavicchioni, G.; Précigoux, G.; Aubry, A.; Kamphuis, J. Biopolymers 1993, 33, 1061.
41. Toniolo, C.; Polese, A.; Formaggio, F.; Crisma, M.; Kamphuis, J. J. Am. Chem. Soc. 1996, 118, 2744.
42. Polese, A.; Formaggio, F.; Crisma, M.; Valle, G.; Toniolo, C.; Bonora, G. M.; Broxterman, Q. B.; Kamphuis, J. Chem.-Eur. J. 1996, 2, 1104.
43. Yoder, G.; Polese, A.; Silva, R. A. G. D.; Formaggio, F.; Crisma, M.; Broxterman, Q. B.; Kamphuis, J.; Toniolo, C.; Keiderling, T. A. J. Am. Chem. Soc. 1997, 119, 10278.
44. Moretto, A.; Crisma, M.; Formaggio, F.; Kaptein, B.; Broxterman, Q. B.; Keiderling, T. A.; Toniolo, C. Biopolymers (Pept Sci.) 2007, 88, 233.
45. Choi, J.-H.; Ham, S. Y.; Cho, M. J. Phys. Chem. B 2003, 707, 9132.
46. Jansen, T. 1. C.; Knoester, J. J. Chem. Phys. 2006, 124, 044502.
47. Jansen, T. 1. C.; Dijkstra, A. G.; Watson, T. M.; Hirst, J. D.; Knoester, J. J. Chem. Phys. 2006, 125, 044312.
48. Hayashi, T.; Zhuang, W.; Mukamel, S. J. Phys. Chem. A 2005, 709, 9747.
49. Kale, L.; Skeel, R.; Bhandarkar, M.; Brunner, R.; Gursoy, A.; Krawetz, N.; Phillips, J.; Shinozaki, A.; Varadarajan, K.; Schulten, K. J. Comput. Phys. 1999, 151, 283.
50. MacKerell, A. D., Jr.; Bashford, D.; Bellott, M.; Dunbrack, R. L.; Evanseck, J. D.; Field, M. J.; Fischer, S.; Gao, J.; Guo, H.; Ha, S.; JosephMcCarthy, D.; Kuchnir, L.; Kuczera, K.; Lau, F. T. K.; Mattos, C.; Michnick, S.; Ngo, T.; Nguyen, D. T.; Prodhom, B.; Reiher, W. E., III; Roux, B.; Schlenkrich, M.; Smith, J. C.; Stote, R.; Straub, J.; Watanabe, M.; Wiorkiewicz-Kuczera, J.; Yin, D.; Karplus, M. J. Phys. Chem. B 1998, 102, 3586.
51. Yoda, T.; Sugita, Y.; Okamoto, Y. Chem. Phys. Lett 2004, 386, 460.
52. Yang, A. S.; Honig, B. J. Mol. Biol. 1995, 252, 351.
53. Bu, L.; Im, W.; Brooks, C. L. Biophys. J. 2007, 92, 854.
54. Kokubo, H.; Okamoto, Y. Chem. Phys. Lett. 2004, 383, 397.
55. He, Y. B.; Huang, Z.; Raynor, K.; Reisine, T.; Goodman, M. J. Am. Chem. Soc. 1993, 115, 8066.
56. Feller, S. E.; MacKerell, A. D., Jr. J. Phys. Chem. B 2000, 104, 7510.
57. Tironi, I. G.; Van Gunsteren, W. F. Mol. Phys. 1994, 83, 381.
58. Jorgensen, W. L.; Maxwell, D. S.; Tirado-Rives, J. J. Am. Chem. Soc. 1996, 118, 11225.
59. Norberg, J.; Nilsson, L. Biophys. J. 1998, 74, 394.
60. Case, D. A.; Cheatham, T. E., III; Darden, T.; Gohlke, H.; Luo, R.; Merz, K. M., Jr.; Onufriev, A.; Simmerling, C.; Wang, B.; Woods, R. J. J. Comput. Chem. 2005, 26, 1668.
61. Feller, S. E.; Zhang, Y.; Pastor, R. W.; Brooks, B. R. J. Chem. Phys. 1995, 103, 4613.
62. Martyna, G. J.; Tobias, D. J.; Klein, M. L. J. Chem. Phys. 1994, 101, 4177.
63. Ryckaert, J.-P.; Cicotti, G.; Berendsen, H. J. C. J. Comput. Phys. 1977, 23, 327.
64. Essmann, U.; Perera, L.; Berkowitz, M. L.; Darden, T.; Lee, H.; Pedersen, L. G. J. Chem. Phys. 1995, 103, 8577.
65. Mayne, L. C.; Hudson, B. J. Phys. Chem. 1991, 95, 2962.
66. Zhuang, W.; Abramavicius, D.; Hayashi, T.; Mukamel, S. J. Phys. Chem. B 2006, 110, 3362.
67. Krimm, S.; Bandekar, J. Adv. Protein Chem. 1986, 38, 181.
68. Torii, H.; Tasumi, M. J. Chem. Phys. 1992, 96, 3379.
69. Hochstrasser, R. M. Chem. Phys. 2001, 266, 273.
70. Wang, J.; Hochstrasser, R. M. Chem. Phys. 2004, 297, 195.
71. Kabsch, W.; Sander, C. Biopolymers 1983, 22, 2577.
72. Palmer, A. G., III Annu. Rev. Biophys. Biomol. Struct. 2001, 30, 129.
73. Mammi, S.; Rainaldi, M.; Bellanda, M.; Schievano, E.; Peggion, E.; Broxterman, Q. B.; Formaggio, F.; Crisma, M.; Toniolo, C. J. Am. Chem. Soc. 2000, 122, 11735.
74. DeCamp, M. F.; DeFlores, L.; McCracken, J. M.; Tokmakoff, A.; Kwac, K.; Cho, M. J. Phys. Chem. B 2005, 109, 11016.
75. Hayashi, T.; Jansen, T. 1. C.; Zhuang, W.; Mukamel, S. J. Phys. Chem. A 2005, 109, 64.
76. Jansen, T. I C.; Zhuang, W.; Mukamel, S. J. Chem. Phys. 2004, 121, 10577.
77. Ham, S.; Hahn, S.; Lee, C.; Kim, T.-K.; Kwak, K.; Cho, M. J. Phys. Chem. B 2004, 108, 9333.
78. Auer, B. M.; Skinner, J. L. J. Chem. Phys. 2007, 127, 104105.
79. Jansen, T. I. C.; Wioletta, M. R. J. Chem. Phys. 2008, 128, 214501.
80. Jansen, T. 1. C.; Knoester, J. Biophys. J. 2008, 94, 1818.
81. Price, D. J.; Brooks, C. L., III J. Comput. Chem. 2002, 23, 1045.
82. Hu, H.; Elstner, M.; Hermans, J. Protein Struct, Funct, Bioinf. 2003, 50, 451.
83. Mu, Y.; Kosov, D. S.; Stock, G. J. Phys. Chem. B 2003, 101, 5064.