Exploring the molecular origins of protein dynamics in the active site of human carbonic anhydrase II

Journal of Physical Chemistry B

Volumn 113, Issue 33, 2009, Pages 11505-11510

  Hill, Sarah E ^a   Bandaria, Jigar N ^a   Fox, Michelle ^a   Vanderah, Elizabeth ^a   Kohen, Amnon ^a   Cheatum, Christopher M ^a  

^a University of Iowa   (United States)

Author keywords

[No Author keywords available]

Indexed keywords

AMINO ACIDS; HYDROGEN; HYDROGEN BONDS; TIME MEASUREMENT; ZINC;

ACTIVE SITE; AZIDE ION; BOUND LIGANDS; CONFORMATIONAL FLEXIBILITY; CORRELATION FUNCTION; ELECTROSTATIC INTERACTIONS; FREQUENCY CORRELATION FUNCTION; HUMAN CARBONIC ANHYDRASE II; MOLECULAR ORIGINS; PICOSECOND TIME SCALE; PROTEIN DYNAMICS; STRUCTURAL MOTION; TIME-SCALES; VIBRATIONAL ECHO MEASUREMENTS;

DYNAMICS;

EID: 70349241659     PISSN: 15206106     EISSN: None     Source Type: Journal    
DOI: 10.1021/jp901321m     Document Type: Article

References (67)

1. Thorpe, I. F.; Brooks, C. L. J. Am. Chem. Soc. 2005, 127, 12997.
2. Rod, T. H.; Radkiewicz, J. L.; Brooks, C. L. Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 2003, 100, 6980.
3. Hammes-Schiffer, S. Ace. Chem. Res. 2006, 39, 93.
4. Hammes-Schiffer, S.; Watney, J. B. Philos. Trans. R. Soc., B 2006, 361, 1365.
5. Antoniou, D.; Caratzoulas, S.; Kalyanaraman, C.; Mincer, J. S.; Schwartz, S. D. Eur. J. Biochem. 2002, 269, 3103.
6. Schwartz, S. D. Vibrationally enhanced tunneling from the temperature dependence of KIE. In Isotope Effects in Chemistry and Biology; Kohen, A., Limbach, H. H., Eds.; Taylor & Francis, CRC Press: Boca Raton, FL, 2006; Ch. 18; pp 475.
7. Roca, M.; Moliner, V.; Tunon, I.; Hynes, J. T. J. Am. Chem. Soc. 2006, 128, 6186.
8. Ruiz-Pernia, J. J.; Tunon, I.; Moliner, V.; Hynes, J. T.; Roca, M. J. Am. Chem. Soc. 2008, 130, 7477.
9. Pang, J. Y.; Pu, J. Z.; Gao, J. L.; Truhlař, D. G.; Allemann, R. K. J. Am. Chem. Soc. 2006, 128, 8015.
10. Truhlař, D. G. Variational transition state theory and multidimensional tunneling for simple and complex reacrions in the gas phase, solids, liquids, and enzymes. In Isotope Effects in Chemistry and Biology; Kohen, A., Limbach, H. H., Eds.; Taylor & Francis, CRC Press: Boca Raton, FL, 2005; Ch. 22, pp 579.
11. Liu, H. B.; Warshel, A. J. Phys. Chem. B 2007, 111, 7852.
12. Warshel, A.; Sharma, P. K.; Kato, M.; Xiang, Y.; Liu, H. B.; Olsson, M. H. M. Chem. Rev. 2006, 106, 3210.
13. Henzler-Wildman, K. A.; Thai, V.; Lei, M.; Ott, M.; Wolf-Watz, M.; Fenn, T.; Pozharski, E.; Wilson, M. A.; Petsko, G. A.; Karplus, M.; Hubner, C. G.; Kern, D. Nature 2007, 450, 838.
14. Henzler-Wildman, K. A.; Lei, M.; Thai, V.; Kerns, S. J.; Karplus, M.; Kern, D. Nature 2007, 450, 913.
15. Klinman, J. P. Philos. Trans. R. Soc., B 2006, 361, 1323.
16. Nagel, Z. D.; Klinman, J. P. Chem. Rev. 2006, 106, 3095.
17. Klinman, J. P. Faseb J. 2007, 21, A645.
18. Kohen, A. Prog. React. Kin. Mech. 2003, 28, 119.
19. Kohen, A. Kinetic isotope effects as probes for hydrogen tunneling in enzyme catalysis. In Isotope Effects in Chemistry and Biology; Kohen, A., Limbach, H. H., Eds.; Taylor & Francis, CRC Press: Boca Raton, FL, 2006; Ch. 28, pp 743.
20. Wang, L.; Goodey, N. M.; Benkovic, S. J.; Kohen, A. Philos. Trans. R. Soc., B 2006, 361, 1307.
21. Hay, S.; Pang, J. Y.; Monaghan, P. J.; Wang, X.; Evans, R. M.; Sutcliffe, M. J.; Allemann, R. K.; Scrutton, N. S. Chemphyschem 2008, 9, 1536.
22. Sutcliffe, M. J.; Masgrau, L.; Roujeinikova, A.; Johannissen, L. O.; Hothi, P.; Basran, J.; Ranaghan, K. E.; Mulholland, A. J.; Leys, D.; Scrutton, N. S. Philos. Trans. R. Soc., B 2006, 361, 1375.
23. Rector, K. D.; Thompson, D. E.; Merchant, K.; Fayer, M. D. Chem. Phys. Lett. 2000, 316, 122.
24. Fayer, M. D. Annu. Rev. Phys. Chem. 2001, 52, 315.
25. Merchant, K. A.; Noid, W. G.; Thompson, D. E.; Akiyama, R.; Loring, R. F.; Fayer, M. D. J. Phys. Chem. B 2003, 107, 4.
26. Merchant, K. A.; Noid, W. G.; Akiyama, R.; Finkelstein, I. J.; Goun, A.; McClain, B. L.; Loring, R. F.; Fayer, M. D. J. Am. Chem. Soc. 2003, 125, 13804.
27. McClain, B. L.; Finkelstein, I. J.; Fayer, M. D. J. Am. Chem. Soc. 2004, 126, 15702.
28. Massari, A. M.; Finkelstein, I. J.; McClain, B. L.; Goj, A.; Wen, X.; Bren, K. L.; Loring, R. F.; Fayer, M. D. J. Am. Chem. Soc. 2005, 127, 14279.
29. Finkelstein, I. J.; Goj, A.; McClain, B. L.; Massari, A. M.; Merchant, K. A.; Loring, R. F.; Fayer, M. D. J. Phys. Chem. B 2005, 109, 16959.
30. Massari, A. M.; Finkelstein, I. J.; Fayer, M. D. J. Am. Chem. Soc. 2006, 128, 3990.
31. 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.
32. Ishikawa, H.; Kim, S.; Kwak, K.; Wakasugi, K.; Fayer, M. D. Proc. Natl. Acad Sci. U.S.A. 2007, 104, 19309.
33. Finkelstein, I. J.; Ishikawa, H.; Kim, S.; Massari, A. M.; Fayer, M. D. Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 2007, 104, 2637.
34. Ishikawa, H.; Kwak, K.; Chung, J. K.; Kim, S.; Fayer, M. D. Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 2008, 105, 8619.
35. Fang, C.; Bauman, J. D.; Das, K.; Remorino, A.; Arnold, E.; Hochstrasser, R. M. Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 2008, 105, 1472.
36. Lim, M. H.; Hamm, P.; Hochstrasser, R. M. Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 1998, 95, 15315.
37. Bandada, J. N.; Dutta, S.; Hill, S. E.; Kohen, A.; Cheatum, C. M. J. Am. Chem. Soc. 2008, 130, 22.
38. Lindskog, S. Pharmacol. Ther. 1997, 74, 1.
39. Sly, W. S.; Hu, P. Y. Annu. Rev. Biochem. 1995, 64, 375.
40. Duda, D. M.; Tu, C. K.; Fisher, S. Z.; An, H. Q.; Yoshioka, C.; Govindasamy, L.; Laipis, P. J.; Agbandje-McKenna, M.; Silverman, D. N.; McKenna, R. Biochemistry 2005, 44, 10046.
41. Duda, D. M.; Yoshioka, C.; Govindasamy, L.; An, H. Q.; Tu, C. K.; Silverman, D. N.; McKenna, R. Acta Crystallogr. Sect. D: Biol. Crystallogr. 2002, 58, 849.
42. Eriksson, A. E.; Liljas, A. Prot. Struct. Func Gen. 1993, 16, 29.
43. Jonsson, B. M.; Hakansson, K.; Liljas, A. FEBS Lett. 1993, 322, 186.
44. Liang, Z. W.; Xue, Y. F.; Behravan, G.; Jonsson, B. H.; Lindskog, S. Eur. J. Biochem. 1993, 277, 821.
45. Chen, X.; Tu, C. K.; Lograsso, P. V.; Laipis, P. J.; Silverman, D. N. Biochemistry 1993, 32, 7861.
46. Garcia-Viloca, M.; Nam, K.; Alhambra, C.; Gao, J. L. J. Phys. Chem. B 2004, 108, 13501.
47. Gundogdu, K.; Bandaria, J.; Nydegger, M.; Rock, W.; Cheatum, C. M. J. Chem. Phys. 2007, 127, 044501.
48. Gundogdu, K.; Nydegger, M. W.; Bandaria, J. N.; Hill, S. E.; Cheatum, C. M. J. Chem. Phys. 2006, 125, 174503.
49. Mukamel, S. Principles of Nonlinear Optical Spectroscopy; Oxford University Press: New York, 1995.
50. Sung, J. Y.; Silbey, R. J. J. Chem. Phys. 2001, 115, 9266.
51. Armstrong, J. M.; Myers, D. V.; Verpoort, Ja.; Edsall, J. T. J. Biol. Chem. 1966, 241, 5137.
52. Huse, N.; Bruner, B. D.; Cowan, M. L.; Dreyer, J.; Nibbering, E. T. J.; Miller, R. J. D.; Elsaesser, T. Phys. Rev. Lett. 2005, 95.
53. Heyne, K.; Huse, N.; Dreyer, J.; Nibbering, E. T. J.; Elsaesser, T.; Mukamel, S. J. Chem. Phys. 2004, 121, 902.
54. Heyne, K.; Huse, N.; Nibbering, E. T. J.; Elsaesser, T. Chem. Phys. Lett. 2003, 382, 19.
55. Li, S. Z.; Schmidt, J. R.; Piryatinski, A.; Lawrence, C. P.; Skinner, J. L. J. Phys. Chem. B 2006, 110, 18933.
56. Lawrence, C. P.; Skinner, J. L. Chem. Phys. Lett. 2003, 369, 472.
57. Lawrence, C. P.; Skinner, J. L. J. Chem. Phys. 2003, 118, 264.
58. Boehr, D. D.; Dyson, H. J.; Wright, P. E. Chem. Rev. 2006, 106, 3055.
59. Frauenfelder, H.; Sligar, S. G.; Wolynes, P. G. Science 1991, 254, 1598.
60. Kao, Y. T.; Saxena, C.; Wang, L. J.; Sanear, A.; Zhong, D. P. Cell Biochem. Biophys. 2007, 48, 32.
61. Dwyer, J. R.; Dreyer, J.; Nibbering, E. T. J.; Elsaesser, T. Chem. Phys. Lett. 2006, 432, 146.
62. Heyne, K.; Huse, N.; Nibbering, E. T. J.; Elsaesser, T. J. Phys. Cond. Matt. 2003, 15, S129.
63. Asbury, J. B.; Steinel, T.; Stromberg, C.; Corcelli, S. A.; Lawrence, C. P.; Skinner, J. L.; Fayer, M. D. J. Phys. Chem. A 2004, 108, 1107.
64. Fecko, C. J.; Loparo, J. J.; Roberts, S. T.; Tokmakoff, A. J. Chem. Phys. 2005, 122, 054506.
65. Fecko, C. J.; Eaves, J. D.; Loparo, J. J.; Tokmakoff, A.; Geissler, P. L. Science 2003, 301, 1698.
66. Kuo, C. H.; Vorobyev, D. Y.; Chen, J. X.; Hochstrasser, R. M. J. Phys. Chem. B 2007, 111, 14028.
67. Nair, S. K.; Krebs, J. F.; Christiansen, D. W.; Fierke, C. A. Biochemistry 1995, 34, 3981.