Intrinsic propensities of amino acid residues in GxG peptides inferred from amide I' band profiles and NMR scalar coupling constants

Journal of the American Chemical Society

Volumn 132, Issue 2, 2010, Pages 540-551

  Hagarman, Andrew ^a   Measey, Thomas J ^a   Mathieu, Daniel ^b   Schwalbe, Harald ^b   Schweitzer Stenner, Reinhard ^a  

^a DREXEL UNIVERSITY   (United States)

^b GOETHE UNIVERSITY   (Germany)

Author keywords

[No Author keywords available]

Indexed keywords

AMIDE I; AMINO ACID RESIDUES; CONFORMATIONAL DISTRIBUTION; CONTEXT DEPENDENCES; DIHEDRAL ANGLES; HELICAL CONFORMATION; HOST-GUEST PEPTIDES; MOLE FRACTION; NMR SPECTROSCOPY; POLYPROLINE II; SCALAR COUPLING; STRAND CONFORMATION; THEORETICAL PREDICTION; TRI-PEPTIDES;

AMIDES; BIOCHEMISTRY; CONFORMATIONS; DISTRIBUTION FUNCTIONS; NUCLEAR MAGNETIC RESONANCE; NUCLEAR MAGNETIC RESONANCE SPECTROSCOPY; ORGANIC ACIDS; PEPTIDES;

AMINO ACIDS;

ALANINE; GLUTAMIC ACID; GLYCINE; LEUCINE; LYSINE; METHIONINE; PEPTIDE DERIVATIVE; PHENYLALANINE; SERINE; VALINE;

AMINO ACID SEQUENCE; ARTICLE; CIRCULAR DICHROISM; INFRARED SPECTROSCOPY; NUCLEAR MAGNETIC RESONANCE SPECTROSCOPY; PROTEIN CONFORMATION; PROTEIN FOLDING; RAMAN SPECTROMETRY;

AMIDES; AMINO ACIDS; MAGNETIC RESONANCE SPECTROSCOPY; OLIGOPEPTIDES;

EID: 74949106813     PISSN: 00027863     EISSN: None     Source Type: Journal    
DOI: 10.1021/ja9058052     Document Type: Article

References (100)

1. Anfinsen, C. B.; Haber, E.; Sela, M.; White, F. N. Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 1961, 47, 1309-1314.
2. Chou, P. Y.; Fasman, G. D. Biochemistry 1974, 13, 211.
3. Dill, K. A.; Shortle, D. Annu. Rev. Biochem. 1991, 60, 795-825.
4. Kihara, D. Protein Sci. 2005, 14, 1955-1963.
5. Minor, D. L., Jr.; Kim, P. S. Nature 1996, 380, 730-734.
6. Lifson, S.; Roig, A. J. Chem. Phys. 1961, 34, 1963.
7. Ramachandran, G. N.; Ramachandran, C.; Sasisekharan, V. J. Mol. Biol. 1963, 7, 95-99.
8. Brant, D. A.; Flory, P. J. J. J. Am. Chem. Soc. 1965, 87, 2791-2800.
9. Flory, P. J. Statistical Mechanics of Chain Molecules; Wiley & Sons: New York, 1969.
10. Tanford, C. Adv. Protein Chem. 1968, 23, 121-282.
11. Tanaka, S.; Scheraga, H. A. Macromolecules 1976, 9, 150-167.
12. Tiffany, M. L.; Krimm, S. Biopolymers 1968, 6, 1767-1770.
13. Tiffany, M. L.; Krimm, S. Biopolymers 1969, 8, 347-359.
14. Duan, Y.; Wu, C.; Chowdury, S.; Lee, M. C.; Xiong, G.; Zhang, W.; Yang, R.; Cieplak, P.; Luo, R.; Lee, T.; Caldwell, J.; Wang, J.; Kollman, P. J. Comput. Chem. 2003, 24, 1999-2012.
15. Hovmöller, S.; Zhou, T.; Ohlson, T. Acta Crystallogr. 2002, D58, 768-776.
16. Zagrovic, B.; Lipfert, J.; Sorin, E. J.; Millett, I. S.; van Gunsteren, W. F.; Doniach, S.; Pande, V. S. Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 2005, 102, 11698-11703.
17. Rucker, A. L.; Creamer, T. P. Protein Sci. 2002, 11, 980-985.
18. Rucker, A. L.; Pager, C. T.; Campbell, M. N.; Qualls, J. E.; Creamer, T. P. Proteins: Struct., Funct., Genet. 2003, 53, 68-75.
19. Shi, Z.; Olson, C. A.; Rose, G. D.; Baldwin, R. L.; Kallenbach, N. R. Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 2002, 99, 9190-9195.
20. Chen, K.; Liu, Z.; Kallenbach, N. R. Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 2004, 101, 15352-15357.
21. Eker, F.; Griebenow, K.; Cao, X.; Nafie, L.; Schweitzer-Stenner, R. Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 2004, 101, 10054-10059.
22. Eker, F.; Griebenow, K.; Cao, X.; Nafie, L.; Schweitzer-Stenner, R. Biochemistry 2004, 43, 613-621.
23. Shi, Z.; Shen, K.; Liu, Z.; Kallenbach, N. R. Chem. Rev. 2006, 106, 1877-1897.
24. Stapley, B. J.; Creamer, T. P. Protein Sci. 1999, 8, 587.
25. Graf, J.; Nguyen, P. H.; Stock, G.; Schwalbe, H. J. Am. Chem. Soc. 2007, 129, 1179-1189.
26. Schweitzer-Stenner, R. J. Phys. Chem. B 2009, 113, 2922-2932.
27. Wright, P. E.; Dyson, H. J.; Lerner, R. A. Biochemistry 1988, 27, 7167-7175.
28. Shortle, D. Adv. Protein Chem. 2002, 62, 1-23.
29. Avbelj, F.; Baldwin, R. L. Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 2003, 100, 5742-5747.
30. Jha, A. K.; Kolubri, A.; Freed, K. F.; Sosnick, T. R. Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 2005, 102, 13099-13104.
31. Shi, Z.; Chen, K.; Liu, Z.; Ng, A.; Bracken, W. C.; Kallenbach, N. R. Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 2005, 102, 17964-17968.
32. Tran, H. T.; Wang, X.; Pappu, R. V. Biochemistry 2005, 44, 11369.
33. Serrano, L. J. Mol. Biol. 1995, 254, 322-333.
34. Jha, A. K.; Colubri, A.; Zaman, M. H.; Koide, S.; Sosnick, T. R.; Freed, K. F. Biochemistry 2005, 44, 9691-9702.
35. Swindells, M. B.; MacArthur, M. W.; Thornton, J. M. Nat. Struct. Biol. 1995, 2, 596-603.
36. Fiebig, K. M.; Schwalbe, H.; Buck, M.; Smith, L. J.; Dobson, C. M. J. Phys. Chem. 1996, 100, 2661-2666.
37. Smith, L. J.; Bolin, K. A.; Schwalbe, H.; MacArthur, M. W.; Thornton, J. M.; Dobson, C. M. J. Mol. Biol. 1996, 255, 494-506.
38. Pappu, R. V.; Srinivasan, R.; Rose, G. D. Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 2000, 97, 12565-12570.
39. Zaman, M. H.; Shen, M.-Y.; Berry, R. S.; Freed, K. F.; Sosnick, T. R. J. Mol. Biol. 2003, 331, 693-711.
40. Avbelj, F.; Baldwin, R. L. Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 2004, 101, 19067-10972.
41. Makowska, J.; Rodziewicz-Motowidlo, S.; Baginska, K.; Vila, J. A.; Liwo, A.; Chmurzynski, L.; Scheraga, H. A. Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 2006, 103, 1744-1749.
42. Peti, W.; Smith, L. J.; Redfield, C.; Schwalbe, H. J. Biomol. NMR 2001, 19, 153-165.
43. Dyson, H. J.; Wright, P. E. Curr. Opin. Struct. Biol. 1993, 3, 60-65.
44. Woutersen, S.; Hamm, P. J. Phys. Chem. B 2000, 104, 11316-11320.
45. Woutersen, S.; Hamm, P. J. Chem. Phys. 2001, 114, 2727-2737.
46. Eker, F.; Cao, X.; Nafie, L.; Griebenow, K.; Schweitzer-Stenner, R. J. Phys. Chem. B 2003, 107, 358-365.
47. Eker, F.; Cao, X.; Nafie, L.; Schweitzer-Stenner, R. J. Am. Chem. Soc. 2002, 124, 14330-14341.
48. Eker, F.; Griebenow, K.; Schweitzer-Stenner, R. J. Am. Chem. Soc. 2003, 125, 8178-8185.
49. Chellgren, B. W.; Creamer, T. P. Biochemistry 2004, 43, 5864-5869.
50. Grdadolnik, J.; Grdadolnik, S. G.; Avbelj, F. J. Phys. Chem. B 2008, 112, 2712-2718.
51. Mikhonin, A. V.; Ahmed, Z.; Ianoul, A.; Asher, S. A. J. Phys. Chem. B 2004, 108, 19020-19028.
52. Schweitzer-Stenner, R.; Measey, T.; Hagarman, A.; Eker, F.; Griebenow, K. Biochemistry 2006, 45, 2810-2819.
53. Schweitzer-Stenner, R.; Measey, T.; Kakalis, L.; Jordan, F.; Pizzanelli, S.; Forte, C.; Griebenow, K. Biochemistry 2007, 46, 1587-1596.
54. Schweitzer-Stenner, R.; Measey, T. Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 2007, 104, 6649-6654.
55. Makowska, J.; Rodziewicz, S.; Baginska, K.; Makowski, M.; Vila, J. A.; Liwo, A.; Chmurzyňski, L.; Scheraga, H. A. Biophys. J. 2007, 92, 2904-2917.
56. Gnanakaran, S.; Garcia, A. E. J. Phys. Chem. B 2003, 107, 12555-12557.
57. Garcia, A. E. Polymer 2004, 120, 885-890.
58. Best, R. B.; Hummer, G. J. Phys. Chem. B 2009, 113, 9004-9015.
59. Glasoe, P. K.; Long, F. A. J. Phys. Chem. 1960, 64, 188-190.
60. Hagarman, A.; Measey, T.; Doddasamayajula, R. S.; Dragomir, I.; Eker, F.; Griebenow, K.; Schweitzer-Stenner, R. J. Phys. Chem. B 2006, 110, 6979-6986.
61. Shaka, A. J.; Lee, C. J.; Pines, A. J. Magn. Reson. 1988, 77, 274.
62. Wirmer, J.; Schwalbe, H. J. Biomol. NMR 2002, 23, 47-57.
63. Löhr, F.; Rüterjans, H. J. Biomol. NMR 1995, 5, 25-36.
64. Löhr, F.; Rüterjans, H. J. Biomol. NMR 1999, 13, 263-274.
65. Hennig, M.; Bermel, W.; Schwalbe, H.; Griesinger, C. J. Am. Chem. Soc. 2000, 122, 6268-6277.
66. Weiseman, R.; Rüterjans, H.; Schwalbe, H.; Schleucher, J.; Bermel, W.; Griesinger, C. J. Biomol. NMR 1994, 4, 231-240.
67. Jentzen, W.; Unger, E.; Karvounis, G.; Shelnutt, J. A.; Dreybrodt, W.; Schweitzer-Stenner, R. J. Phys. Chem. 1996, 100, 14184.
68. Schweitzer-Stenner, R. In Unfolded Proteins. From Denatured States to Intrinsically Disordered; Creamer, T. A., Ed.; Novalis Press: New York, 2008; pp 101-142.
69. Schweitzer-Stenner, R.; Measey, T.; Hagarman, A.; Dragomir, I. In Vibrational Spectroscopy on Peptides and Proteins; Longhi, S., Uversky, V. N., Eds.; Wiley & Sons: Chichester, 2009; in press.
70. Choi, J.-H.; Ham, S.; Cho, M. J. Chem. Phys. 2002, 117, 6821-6832.
71. Hamm, P.; Lim, M.; DeGrado, W. F.; Hochstrasser, R. J. Phys. Chem. B 1999, 103, 10049-10053.
72. Moran, A.; Mukamel, S. Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 2004, 101, 506-510.
73. Motta, A.; Reches, M.; Pappalardo, L.; Andreotti, G.; Gazit, E. Biochemistry 2005, 144, 14170-14178.
74. Gong, H.; Rose, G. D. Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 2008, 105, 3321-3326.
75. Measey, T.; Hagarman, A.; Eker, F.; Griebenow, K.; Schweitzer-Stenner, R. J. Phys. Chem. B 2005, 109, 8195-8205.
76. Sieler, G.; Schweitzer-Stenner, R. J. Am. Chem. Soc. 1997, 119, 1720.
77. Avbelj, F., private communication.
78. Measey, T.; Schweitzer-Stenner, R. Chem. Phys. Lett. 2005, 408, 123-127.
79. Torii, H.; Tasumi, M. J. Raman Spectrosc. 1998, 29, 81-86.
80. Woody, R. W. J. Am. Chem. Soc. 2009, 131, 8234.
81. Xu, C.; Wang, J.; Liu, H. J. Chem. Theory Comput. 2008, 4, 1348-1359.
82. Drozdov, A. N.; Grossfield, A.; Pappu, R. V. J. Am. Chem. Soc. 2004, 126, 2574-2581.
83. Bemporad, F.; Taddei, N.; Stefani, M.; Chiti, F. Protein Sci. 2006, 15, 862-870.
84. Tjernberg, L.; Hosia, W.; Bark, N.; Thyberg, J.; Johansson, J. J. Biol. Chem. 2002, 277, 43243-43246.
85. Tjernberg, L. O.; Naslund, J.; Lindqvist, F.; Johansson, J.; Karlstrom, A. R.; Thyberg, J.; Terenius, L.; Nordstedt, C. J. Biol. Chem. 1996, 271, 8545-8548.
86. Kim, W.; Hecht, M. H. Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 2006, 103, 15825-15830.
87. Xiong, H.; Buckwalter, B. L.; Shieh, H.-M.; Hecht, M. H. Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 1995, 92, 6349-6353.
88. Han, W.-G.; Jakanen, K. J.; Elstner, M.; Suhai, S. J. Phys. Chem. B 1998, 102, 2587-2602.
89. Bernado, P.; Mylonas, E.; Petoukhov, M. V.; Blackledge, M.; Svergun, D. I. J. Am. Chem. Soc. 2007, 129, 5656-5664.
90. Bernado, P.; Bertoncini, C. W.; Griesinger, C.; Zweckstetter, M.; Blackledge, M. J. Am. Chem. Soc. 2005, 127, 17968-17969.
91. Vitalis, A.; Pappu, R. V. J. Comput. Chem. 2008, 30, 673-699.
92. Kelly, M. A.; Chellgren, B. W.; Rucker, A. L.; Troutman, J. M.; Fried, M. G.; Miller, A.; Creamer, T. P. Biochemistry 2001, 2001, 14376-14383.
93. Sosnick, T. R., http://godzilla.uchicago.edu/cgi-bin/rama.cgi.
94. Best, R. B.; Buchete, N. V.; Hummer, G. Biophys. J. 2008, 95, L07.
95. Shoemaker, K. R.; Kim, P. S.; Brems, D. N.; Marqusee, S.; York, E. J.; Chaiken, I. M.; Stewart, J. M.; Baldwin, R. L. Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 1985, 82, 2349-2353.
96. Gnanakaran, S.; Garcia, A. E. Proteins 2005, 59, 773-782.
97. Cornell, W. D.; Cieplak, P.; Bayly, C. I.; Gould, I. R.; Merz, K. M.; Ferguson, D. M.; Spellmeyer, D. C.; Fox, T.; Caldwell, J. W.; Kollman, P. A. J. Am. Chem. Soc. USA 1995, 117, 5179-5197.
98. Garcia, A. E.; Sanbonmatsu, K. Y. Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 2002, 99, 2782-2787.
99. Avbelj, F.; Gradolnik, S. G.; Grdadolnik, J.; Baldwin, R. L. Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 2006, 103, 1272-1277.
100. Plaxco, K. W.; Morton, C. J.; Grimshaw, S. B.; Jones, J. A.; Pitkeathly, M.; Campbell, I. D.; Dobson, C. M. J. Biomol. NMR 1997, 10, 221-230.