Hydrogen/deuterium exchange mass spectrometry with top-down electron capture dissociation for characterizing structural transitions of a 17 kDa protein

Journal of the American Chemical Society

Volumn 131, Issue 35, 2009, Pages 12801-12808

  Pan, Jingxi ^a   Han, Jun ^b   Borchers, Christoph H ^b   Konermann, Lars ^a  

^a UNIVERSITY OF WESTERN ONTARIO   (Canada)

^b UNIVERSITY OF VICTORIA   (Canada)

Author keywords

[No Author keywords available]

Indexed keywords

APOMYOGLOBIN; C-TERMINUS; CONFORMATIONAL STUDY; DEUTERATIONS; ELECTRON CAPTURE DISSOCIATION; ENZYMATIC CLEAVAGE; H/D EXCHANGE; HPLC/MS; HYDROGEN/DEUTERIUM EXCHANGE; MODEL SYSTEM; NMR DATA; PROSTHETIC HEME; PROTEIN IONS; PROTEIN LABELING; PROTEOLYTIC DIGESTION; SPERM WHALES; STRUCTURAL CHANGE; STRUCTURAL INFORMATION; STRUCTURAL STUDIES; STRUCTURAL TRANSITIONS; TOPDOWN;

AMIDES; AMINES; DEUTERIUM; DISSOCIATION; ELECTROCHEMICAL SENSORS; ELECTROCHROMIC DEVICES; MASS SPECTROMETERS; MASS SPECTROMETRY; PORPHYRINS; QUENCHING; REDUCTION;

EXPERIMENTS;

AMIDE; DEUTERIUM; HEME; HYDROGEN; MYOGLOBIN;

ALPHA HELIX; ARTICLE; CARBOXY TERMINAL SEQUENCE; DEUTERIUM HYDROGEN EXCHANGE; ELECTRON CAPTURE DETECTION; ENZYME DEGRADATION; HIGH PERFORMANCE LIQUID CHROMATOGRAPHY; HORSE; MASS SPECTROMETRY; MOLECULAR WEIGHT; NONHUMAN; NUCLEAR MAGNETIC RESONANCE; PROTEIN STRUCTURE; SPERM WHALE;

AMINO ACID SEQUENCE; ANIMALS; APOPROTEINS; CATTLE; DEUTERIUM EXCHANGE MEASUREMENT; ELECTRONS; HYDROGEN BONDING; HYDROPHOBICITY; MASS SPECTROMETRY; MODELS, MOLECULAR; MOLECULAR SEQUENCE DATA; MOLECULAR WEIGHT; MYOGLOBIN; PROTEIN FOLDING; PROTEIN STRUCTURE, SECONDARY;

EID: 69849083391     PISSN: 00027863     EISSN: None     Source Type: Journal    
DOI: 10.1021/ja904379w     Document Type: Article

References (97)

1. Hvidt, A.; Nielsen, S. O. Adv. Protein Chem. 1966, 21, 287-386.
2. Krishna, M. M. G.; Hoang, L.; Lin, Y.; Englander, S. W. Methods 2004, 34, 51-64.
3. Bai, Y.; Sosnick, T. R.; Mayne, L.; Englander, S. W. Science 1995, 269, 192-197.
4. Carulla, N.; Barany, G.; Woodward, C. Biophys. Chem 2002, 101-102, 67-79.
5. Parker, M. J.; Marqusee, S. J. Mol. Biol. 2001, 305, 593-602.
6. Uzawa, T.; Nishimura, C.; Akiyama, S.; Ishimori, K.; Takahashi, S.; Dyson, H. J.; Wright, P. E. Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 2008, 105, 13859-13864.
7. Kuwata, K.; Shastry, R.; Cheng, H.; Hoshino, M.; Batt, C. A.; Goto, Y.; Roder, H. Nat. Struct. Biol. 2001, 8, 151-155.
8. Roder, H.; Elove, G. A.; Englander, S. W. Nature 1988, 335, 700-704.
9. Udgaonkar, J. B.; Baldwin, R. L. Nature 1988, 335, 694-699.
10. Hughson, F. M.; Wright, P. E.; Baldwin, R. L. Science 1990, 249, 1544-1548.
11. Powell, K. D.; Ghaemmaghami, S.; Wang, M. Z.; Ma, L.; Oas, T. G.; Fitzgerald, M. C. J. Am. Chem. Soc. 2002, 124, 10256-10257.
12. Englander, S. W. J. Am. Soc. Mass Spectrom. 2006, 17, 1481-1489.
13. Eyles, S. J.; Kaltashov, I. A. Methods 2004, 34, 88-99.
14. Lanman, J.; Lam, T. T.; Barnes, S.; Sakalian, M.; Emmett, M. R.; Marshall, A. G.; Prevelige, P. E. J. Mol. Biol. 2003, 325, 759-772.
15. Lu, X.; Wintrode, P. L.; Surewicz, W. K. Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 2007, 104, 1510-1515.
16. Wales, T. E.; Engen, J. R. Mass Spectrom. Rev. 2006, 25, 158-170.
17. Zhu, M. M.; Rempel, D. L.; Du, Z.; Gross, M. L. J. Am. Chem. Soc. 2003, 125, 5252-5253.
18. Huzil, J. T.; Chik, J. K.; Slysz, G. W.; Freedman, H.; Tuszynski, J.; Taylor, R. E.; Sackett, D. L.; Schriemer, D. C. J. Mol. Biol. 2008, 378, 1016-1030.
19. Chalmers, M. J.; Busby, S. A.; Pascal, B. D.; He, Y.; Hendrickson, C. L.; Marshall, A. G.; Griffin, P. R. Anal. Chem. 2006, 78, 1005-1014.
20. Rand, K. D.; Adams, C. M.; Zubarev, R. A.; Jorgensen, T. J. D. J. Am. Chem. Soc. 2008, 130, 1341-1349.
21. Rist, W.; Rodriguez, F.; Jorgensen, T. J. D.; Mayer, M. P. Protein Sci. 2005, 14, 626-632.
22. Smith, D. L.; Deng, Y.; Zhang, Z. J. Mass Spectrom. 1997, 32, 135-146.
23. Maier, C. S.; Deinzer, M. L. Methods Enzymol. 2005, 402, 312-360.
24. Truhlar, S. M. E.; Croy, C. H.; Torpey, J. W.; Koeppe, J. R.; Komives, E. A. J. Am. Soc. Mass Spectrom. 2006, 17, 1490-1497.
25. Busenlehner, L. S.; Armstrong, R. N. Arch. Biochem. Biophys. 2005, 433, 34-46.
26. Kaltashov, I. A.; Eyles, S. J. Mass Spectrom. Rev. 2002, 21, 37-71.
27. Miranker, A.; Robinson, C. V.; Radford, S. E.; Aplin, R.; Dobson, C. M. Science 1993, 262, 896-900.
28. Konermann, L.; Tong, X.; Pan, Y. J. Mass Spectrom. 2008, 43, 1021-1036.
29. Tsui, V.; Garcia, C.; Cavagnero, S.; Siuzdak, G.; Dyson, H. J.; Wright, P. E. Protein Sci. 1999, 8, 45-49.
30. Wales, T. E.; Fadgen, K. E.; Gerhardt, G. C.; Engen, J. R. Anal. Chem. 2008, 80, 6815-6820.
31. Cravello, L.; Lascoux, D.; Forest, E. Rapid Commun. Mass Spectrom. 2003, 17, 2387-2393.
32. Del Mar, C.; Greenbaum, E. A.; Mayne, L.; Englander, S. W.; Woods, V. L., Jr. Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 2005, 102, 15477-15482.
33. Wang, L.; Smith, D. L. Anal. Biochem. 2003, 314, 46-53.
34. Deng, Y.; Pan, H.; Smith, D. L. J. Am. Chem. Soc. 1999, 121, 1966-1967.
35. Kim, M.-Y.; Maier, C. S.; Reed, D. J.; Deinzer, M. L. J. Am. Chem. Soc. 2001, 123, 9860-9866.
36. Demmers, J. A. A.; Rijkers, D. T. S.; Haverkamp, J.; Killian, J. A.; Heck, A. J. R. J. Am. Chem. Soc. 2002, 124, 11191-11198.
37. Anderegg, R. J.; Wagner, D. S.; Stevenson, C. L.; Borchardt, R. T. J. Am. Soc. Mass Spectrom. 1994, 5, 425-433.
38. Akashi, S.; Naito, Y.; Takio, K. Anal. Chem. 1999, 71, 4974-4980.
39. Eyles, S. J.; Speir, J. P.; Kruppa, G. H.; Gierasch, L. M.; Kaltashov, I. A. J. Am. Chem. Soc. 2000, 122, 495-500.
40. Hoerner, J. K.; Xiao, H.; Kaltashov, I. A. Biochemistry 2005, 44, 11286-11294.
41. Jørgensen, T. J. D.; Gårdsvoll, H.; Ploug, M.; Roepstorff, P. J. Am. Chem. Soc. 2005, 127, 2785-2793.
42. Johnson, R. S.; Krylov, D.; Walsh, K. A. J. Mass. Spectrom. 1995, 30, 386-387.
43. McLafferty, F. W.; Guan, Z.; Haupts, U.; Wood, T. D.; Kelleher, N. L. J. Am. Chem. Soc. 1998, 120, 4732-4740.
44. Ferguson, P. L.; Pan, J.; Wilson, D. J.; Dempsey, B.; Lajoie, G.; Shilton, B.; Konermann, L. Anal. Chem. 2007, 79, 153-160.
45. Ferguson, P. L.; Konermann, L. Anal. Chem. 2008, 80, 4078-4086.
46. Dongré, A. R.; Jones, J. L.; Somogyi Á.; Wysocki, V. H. J. Am. Chem. Soc. 1996, 118, 8365-8374.
47. Tang, X.-J.; Thibault, P.; Boyd, R. K. Anal. Chem. 1993, 65, 2824-2834.
48. Harrison, A. G.; Yalcin, T. Int. J. Mass Spectrom. 1997, 165/166, 339-347.
49. Paizs, B.; Suhai, S. Mass Spectrom. Rev. 2005, 24, 508-548.
50. Summerfield, S. G.; Gaskell, S. J. Int. J. Mass Spectrom. 1997, 165/166, 509-521.
51. Zubarev, R. A.; Kelleher, N. L.; McLafferty, F. W. J. Am. Chem. Soc. 1998, 120, 3265-3266.
52. Zubarev, R. A.; Zubarev, A. R.; Savitski, M. M. J. Am. Soc. Mass Spectrom. 2008, 19, 753-761.
53. Coon, J. J. Anal. Chem. 2009, 81, 3208-3215.
54. Sohn, C. H.; Chung, C. K.; Yin, S.; Ramachandran, P.; Loo, J. A.; Beauchamp, J. L. J. Am. Chem. Soc. 2009, 131, 5444-5459.
55. Breuker, K.; Oh, H.; Lin, C.; Carpenter, B. K.; McLafferty, F. W. Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 2004, 101, 14011-14016.
56. Cooper, H. J.; Hakansson, K.; Marshall, A. G. Mass Spectrom. Rev. 2005, 24, 201-222.
57. Han, X.; Jin, M.; Breuker, K.; McLafferty, F. W. Science 2006, 314, 109-112.
58. Siuti, N.; Kelleher, N. L. Nat. Methods 2007, 4, 817-821.
59. Sze, S. K.; Ge, Y.; Oh, H.; McLafferty, F. W. Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 2002, 99, 1774-1779.
60. Ge, Y.; Lawhorn, B. G.; ElNaggar, M.; Strauss, E.; Park, J.-H.; Begley, T. P.; McLafferty, F. W. J. Am. Chem. Soc. 2002, 124, 672-677.
61. Xie, Y.; Zhang, J.; Yin, S.; Loo, J. A. J. Am. Chem. Soc. 2006, 128, 14432-14433.
62. Molina, H.; Horn, D. M.; Tang, N.; Mathivanan, S.; Pandey, A. Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 2007, 104, 2199-2204.
63. Syka, J. E. P.; Coon, J. J.; Schroeder, M. J.; Shabanowitz, J.; Hunt, D. F. Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 2004, 101, 9528-9533.
64. Charlebois, J. P.; Patrie, S. M.; Kelleher, N. L. Anal. Chem. 2003, 75, 3263-3266.
65. Kweon, H. K.; Hakansson, K. Analyst 2006, 131, 275-280.
66. Zehl, M.; Rand, K. D.; Jensen, O. N.; Jørgensen, T. J. D. J. Am. Chem. Soc. 2008, 130, 17453-17459.
67. Rand, K. D.; Zehl, M.; Jensen, O. N.; Jørgensen, T. J. D. Anal. Chem. 2009, 81, 5577-5584.
68. Pan, J.; Jun, H.; Borchers, C. H.; Konermann, L. J. Am. Chem. Soc. 2008, 130, 11574-11575.
69. Abzalimov, R. R.; Kaplan, D. A.; Easterling, M. L.; Kaltashov, I. A. J. Am. Soc. Mass Spectrom. 2009, 20, 1514-1517.
70. Stefanowicz, P.; Petry-Podgorska, I.; Kowalewska, K.; Jaremko, L.; Jaremko, M.; Szewczuk, Z. Biosci. Rep. Epub Mar 13, 2009. DOI: 10.1042/BSR20090015.
71. Eliezer, D.; Yao, J.; Dyson, H. J.; Wright, P. E. Nat. Struct. Biol. 1998, 5, 148-155.
72. Eliezer, D.; Wright, P. E. J. Mol. Biol. 1996, 263, 531-538.
73. Hughson, F. M.; Barrick, D.; Baldwin, R. L. Biochemistry 1991, 30, 4113-4118.
74. Jennings, P. A.; Wright, P. E. Science 1993, 262, 892-896.
75. Cavagnero, S.; Theriault, Y.; Narula, S. S.; Dyson, H. J.; Wright, P. E. Protein Sci. 2000, 9, 186-193.
76. Scott, E. E.; Paster, E. V.; Olson, J. S. J. Biol. Chem. 2000, 275, 27129-27136.
77. Evans, S. V.; Brayer, G. D. J. Mol. Biol. 1990, 213, 885-897.
78. Frauenfelder, H.; Sligar, S. G.; Wolynes, P. G. Science 1991, 254, 1598-1603.
79. Ostermann, A.; Waschipky, R.; Parak, F. G.; Nienhaus, G. U. Nature 2000, 404, 205-208.
80. Schmidt, M.; Nienhaus, K.; Pahl, R.; Krasselt, A.; Anderson, S.; Parak, F.; Nienhaus, G. U.; Srajer, V. Proc. Nat. Acad. Sci. U.S.A. 2005, 102, 11704-11709.
81. Johnson, R. S.; Walsh, K. A. Protein Sci. 1994, 3, 2411-2418.
82. Teale, F. W. J. Biochim. Biophys. Acta 1959, 35, 543.
83. Pan, J. X.; Rintala-Dempsey, A.; Li, Y.; Shaw, G. S.; Konermann, L. Biochemistry 2006, 45, 3005-3013.
84. Hossain, B. M.; Simmons, D. A.; Konermann, L. Can. J. Chem. 2005, 83, 1953-1960.
85. Katta, V.; Chait, B. T. J. Am. Chem. Soc. 1993, 115, 6317-6321.
86. Simmons, D. A.; Konermann, L. Biochemistry 2002, 41, 1906-1914.
87. Shen, L. L.; Hermans, J. Biochemistry 1972, 11, 1836-1841.
88. Konermann, L.; Rosell, F. I.; Mauk, A. G.; Douglas, D. J. Biochemistry 1997, 36, 6448-6454.
89. Weis, D. D.; Engen, J. R.; Kass, I. J. J. Am. Soc. Mass Spectrom. 2006, 17, 1700-1703.
90. Roepstorff, P. Biomedical Mass Spectrometry 1984, 11, 601.
91. Leymarie, N.; Berg, E. A.; McComb, M. E.; O'Connor, P. B.; Grogan, J.; Oppenheim, F. G.; Costello, C. E. Anal. Chem. 2002, 74, 4124-4132.
92. Bai, Y.; Milne, J. S.; Mayne, L.; Englander, S. W. Proteins: Struct. Funct. Genet. 1993, 17, 75-86.
93. Fesinmeyer, R. M.; Peterson, E. S.; Dyer, R. B.; Andersen, N. H. Protein Sci. 2000, 14, 2324-2332.
94. Lin, L.; Pinker, R. J.; Forde, K.; Rose, G. D.; Kallenbach, N. R. Nat. Struct. Biol. 1994, 1, 447-452.
95. Creighton, T. E. Proteins; W. H. Freeman & Co: New York, 1993.
96. Marshall, A. G.; Guan, S. Rapid Commun. Mass Spectrom. 1996, 10, 1819-1823.
97. Schaub, T. M.; Hendrickson, C. L.; Horning, S.; Quinn, J. P.; Senko, M. W.; Marshall, A. G. Anal. Chem. 2008, 80, 3985-3990.