Melting of β-hairpin peptide using isotope-edited 2D IR spectroscopy and simulations

Journal of Physical Chemistry B

Volumn 114, Issue 34, 2010, Pages 10913-10924

  Smith, Adam W ^a,c   Lessing, Joshua ^a   Ganim, Ziad ^a   Peng, Chunte Sam ^a   Tokmakoff, Andrei ^a   Roy, Santanu ^b   Jansen, Thomas L C ^b   Knoester, Jasper ^b  

^a MASSACHUSETTS INSTITUTE OF TECHNOLOGY   (United States)

^b UNIVERSITY OF GRONINGEN   (Netherlands)

^c UNIVERSITY OF CALIFORNIA   (United States)

Author keywords

[No Author keywords available]

Indexed keywords

AMIDES; HYDROGEN; INFRARED SPECTROSCOPY; ISOTOPES; MOLECULAR DYNAMICS; PEPTIDES;

AMIDE I; CONFORMATIONAL HETEROGENEITY; HYDROGEN BONDINGS; IR SPECTROSCOPY; IR SPECTRUM; ISOTOPOLOGUES; LINE SHAPE; LOW TEMPERATURES; MOLECULAR DYNAMICS SIMULATIONS; NMR STRUCTURES; RANDOM COIL STATE; SOLVENT EXPOSURE; SPECTRAL CHANGE; STRUCTURE-BASED; THERMAL DISORDER; THERMAL UNFOLDING TRANSITIONS; TWO-DIMENSIONAL INFRARED SPECTROSCOPY;

HYDROGEN BONDS;

EID: 77956071045     PISSN: 15206106     EISSN: 15205207     Source Type: Journal    
DOI: 10.1021/jp104017h     Document Type: Article

References (95)

1. Dyson, H. J.; Wright, P. E. Chem. Rev. 2004, 104, 3607
2. Mourad, S.; Fushman, D.; Munoz, V. Nature 2006, 442, 317
3. Tang, C.; Iwahara, J.; Clore, G. M. Nature 2006, 444, 383
4. Iwahara, J.; Clore, G. M. Nature 2006, 440, 1227
5. Mittermaier, A.; Lewis, E. K. Science 2006, 312, 224
6. Palmer, A. G., III Curr. Opin. Struct. Biol. 1997, 7, 732
7. Akke, M.; Liu, J.; Cavanagh, J.; Erickson, H. P.; Palmer, A. G., III Nat. Struct. Biol. 1998, 5, 55
8. Palmer, A. G., III Annu. Rev. Biophys. Biomol. Struct. 2001, 30, 129
9. Ganim, Z.; Chung, H. S.; Smith, A. W.; Deflores, L. P.; Jones, K. C. Acc. Chem. Res. 2008, 41, 432
10. Kim, Y. S.; Hochstrasser, R. M. J. Phys. Chem. B 2009, 113, 8231
11. Mukherjee, P.; Kass, I.; Arkin, I. T.; Zanni, M. T. Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 2006, 103, 3528
12. Sengupta, N.; Maekawa, H.; Zhuang, W.; Toniolo, C.; Mukamel, S.; Tobias, D. J.; Ge, N.-H. J. Phys. Chem. B 2009, 113, 12037
13. Zhuang, W.; Hayashi, T.; Mukamel, S. Angew. Chem., Int. Ed. 2009, 48, 3750
14. Jeon, J.; Yang, S.; Choi, J.-H.; Cho, M. Acc. Chem. Res. 2009, 42, 1280
15. Khalil, M.; Demirdoven, N.; Tokmakoff, A. J. Phys. Chem. A 2003, 107, 5258
16. Chung, H. S.; Ganim, Z.; Jones, K. C.; Tokmakoff, A. Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 2007, 104, 14237
17. Wang, J.; Zhuang, W.; Mukamel, S.; Hochstrasser, R. J. Phys. Chem. B 2008, 112, 5930
18. Kim, Y. S.; Liu, L.; Axelsen, P. H.; Hochstrasser, R. M. Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 2008, 105, 7720
19. Maekawa, H.; De Poli, M.; Toniolo, C.; Ge, N.-H. J. Am. Chem. Soc. 2009, 131, 2042
20. Shim, S.-H.; Gupta, R.; Ling, Y. L.; Strasfeld, D. B.; Raleigh, D. P.; Zanni, M. T. Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 2009, 106, 6614
21. Cochran, A. G.; Skelton, N. J.; Starovasnik, M. A. Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 2001, 98, 5578
22. Yang, L.; Shao, Q.; Gao, Y. Q. J. Phys. Chem. B 2009, 113, 803
23. Wu, L.; McElheny, D.; Huang, R.; Keiderling, T. A. Biochemistry 2009, 48, 10362
24. Smith, A. W.; Chung, H. S.; Ganim, Z.; Tokmakoff, A. J. Phys. Chem. B 2005, 109, 17025
25. Hauser, K.; Krejtschi, C.; Huang, R.; Wu, L.; Keiderling, T. A. J. Am. Chem. Soc. 2008, 130, 2984
26. Singhal, N.; Snow, C.; Pande, V. S. J. Chem. Phys. 2004, 121, 415
27. Jansen, T. L. C.; Knoester, J. Biophys. J. 2008, 94, 1818
28. Xiao, Y.; Chen, C.; He, Y. Int. J. Mol. Sci 2009, 10, 2838
29. Chodera, J. D.; Singhal, N.; Pande, V. S.; Dill, K. A.; Swope, W. C. J. Chem. Phys. 2007, 126, 155101
30. Yuan Yang, W.; Pitera, J. W.; Swope, W. C.; Gruebele, M. J. Mol. Bio. 2004, 336, 241
31. Kubelka, J.; Hofrichter, J.; Eaton, W. A. Curr. Opin. Struct. Biol. 2004, 14, 76
32. Searle, M. S; Ciani, B. Current Opinion in Structural Biology 2004, 14, 458
33. Karplus, M.; Weaver, D. L. Protein Sci. 1994, 3, 650
34. Kim, P. S.; Baldwin, R. L. Annu. Rev. Biochem. 1982, 51, 459
35. Ptitsyn, O. B. J. Protein Chem. 1987, 6, 273
36. Christopher, M.; Dobson, A. S.; Karplus, M. Angew. Chem., Int. Ed. 1998, 37, 868
37. Ptitsyn, O. B. Adv. Protein Chem. 1995, 47, 83
38. Yang, W. Y.; Gruebele, M. J. Am. Chem. Soc. 2004, 126, 7758
39. Snow, C. D.; Qiu, L.; Du, D.; Gai, F.; Hagen, S. J.; Pande, V. S. Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 2004, 101, 4077
40. Muñoz, V.; Thompson, P. A.; Hofrichter, J.; Eaton, W. A. Nature 1997, 390, 196
41. Du, D.; Zhu, Y.; Huang, C.-Y.; Gai, F. Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 2004, 101, 15915
42. Du, D.; Matthew J., T.; Gai, F. Biochemistry 2006, 45, 2668
43. Brian, D. R.; Maness, S. J.; Peterson, E. S.; Franzen, S.; Fesinmeyer, R. M.; Andersen, N. H. Biochemistry 2004, 43, 11560
44. Olsen, K. A.; Fesinmeyer, R. M.; Stewart, J. M.; Andersen, N. H. Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 2005, 102, 15483
45. Tsai, J.; Levitt, M. Biophys. Chem. 2002, 101-102, 187
46. Pitera, J. W.; Haque, I.; Swope, W. C. J. Chem. Phys. 2006, 124, 141102
47. Fang, C.; Wang, J; Charnley, A. K.; Barber-Armstrong, W.; Smith, A. B., III; Decatur, S. M.; Hochstrasser, R. M. Chem. Phys. Lett. 2003, 382, 586
48. Fang, C.; Hochstrasser, R. M. J. Phys. Chem. B 2005, 109, 18652
49. Kim, Y. S.; Liu, L.; Axelsen, P. H.; Hochstrasser, R. M. Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 2009, 106, 17751
50. Manor, J.; Mukherjee, P.; Lin, Y.-S.; Leonov, H.; Skinner, J. L.; Zanni, M. T.; Arkin, I. T. Structure 2009, 17, 247
51. Maekawa, H.; De Poli, M.; Moretto, A.; Toniolo, C.; Ge, N.-H. J. Phys. Chem. B 2009, 113, 11775
52. Kim, Y. S.; Liu, L.; Axelsen, P. H.; Hochstrasser, R. M. Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 2008, 105, 7720
53. Demirdoven, N.; Cheatum, C. M.; Chung, H. S.; Khalil, M.; Knoester, J.; Tokmakoff, A. J. Am. Chem. Soc. 2004, 126, 7981
54. Ganim, Z.; Tokmakoff, A. Biophys. J. 2006, 91, 2636
55. Hayashi, T.; Zhuang, W.; Mukamel, S. J. Phys. Chem. A 2005, 109, 9747
56. Choi, J.-H.; Ham., S.; Cho, M. J. Phys. Chem. B 2003, 107, 9132
57. Jansen, T. L. C.; Dijkstra, A. G.; Watson, T. M.; Hirst, J. D.; Knoester, J. J. Chem. Phys. 2006, 125, 044312
58. Jansen., T. L. C.; Knoester, J. J. Chem. Phys. 2006, 124 044502
59. Schmidt, J. R.; Corcelli, S. A.; Skinner, J. L. J. Chem. Phys. 2004, 121, 8887
60. Lin, Y.-S.; Shorb, J. M.; Mukherjee, P.; Zanni, M. T.; Skinner, J. L. J. Phys. Chem. B 2009, 113, 592
61. Roberts, S. T.; Loparo, J. J.; Tokmakoff, A. J. Chem. Phys. 2006, 125
62. Smith, A. W.; Tokmakoff, A. J. Chem. Phys. 2007, 126 045109
63. Mawhinney, T. P.; Madson, M. A. J. Org. Chem. 1982, 47, 3336
64. Lindahl, E.; Hess, B.; van der Spoel, D. J. Mol. Mod. 2001, 7, 306-317
65. J. Mol. Model 2001, 7, 306.
66. Berendsen, H. J. C.; van der Spoel, D.; van Drunen, R. Comput. Phys. Commun. 1995, 91, 43
67. Jorgensen, W. L.; Maxwell, D. S.; Tirado-Rives, J. J. Am. Chem. Soc. 1996, 118, 11225
68. Jorgensen, W. L.; McDonald, N. A. J. Mol. Struct. 1998, 424, 145
69. McDonald, N. A.; Jorgensen, W. L. J. Phys. Chem. B 1998, 102, 8049
70. Rizzo, R. C.; Jorgensen, W. L. J. Am. Chem. Soc. 1999, 121, 4827
71. Price, M. L.; Strovsky, D. O; Jorgensen, W. L. J. Comput. Chem. 2001, 22, 1340
72. Watkins, E. K.; Jorgensen, W. L. J. Phys. Chem. A 2001, 105, 4118
73. Kaminski, G. A.; Tirado-Rives, J.; Friesner, R. A.; Jorgensen, W. L. J. Phys. Chem. B 2001, 105, 6474
74. Essman, U.; Perela, L.; Berkowitz, M. L.; Darden, T.; Lee, H.; Pedersen, L. G. J. Chem. Phys. 1995, 103, 8577
75. Berendsen, H. J. C.; Grigera, J. R.; Straatsma, T. P. J. Phys. Chem. 1987, 91, 6269
76. Berendsen, H. J. C.; Postma, J. P. M.; van Gunsteren, W. F.; DiNola, A.; Haak, J. R. J. Chem. Phys. 1984, 81, 3684
77. Miyamoto, S.; Kollman, P. A. J. Comput. Chem. 1992, 13, 952
78. Eisenberg, D.; McLachlan, A. D. Nature 1986, 319, 199
79. Hess, B.; Bekker, H.; Berendsen, H. J. C.; Fraaije, J. G. E. M. J. Comput. Chem. 1997, 18, 1463
80. Jansen, T. L. C.; Knoester, J. Acc. Chem. Res. 2009, 42, 1405
81. Jansen, T. L. C.; Knoester, J. J. Phys. Chem. B 2006, 110, 22910
82. Shraga, P.; Laulicht, I. Infrared Spectra of Labelled Compounds; Academic Press: New York, 1971.
83. Hauser, K.; Krejtschi, C.; Huang, R.; Wu, L.; Keiderling, T. A. J. Am. Chem. Soc. 2008, 130, 2984
84. Lazonder, K.; Pshenichnikov, M. S.; Wiersma, D. A. Opt. Lett. 2006, 31, 3354
85. Bolhuis, P. G. Biophys. J. 2005, 88, 50
86. Bolhuis, P. G. Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 2003, 100, 12129
87. Ham, S.; Kim, J.-H.; Lee, H.; Cho, M. J. Chem. Phys. 2003, 118, 3491
88. Kim, Y. S.; Hochstrasser, R. M. J. Phys. Chem. B 2007, 111, 9697
89. Huang, K. R.; Keiderling, T. A.; Hauser, K. Vib. Spectrosc. 2008, 48, 1
90. Smith, A. W.; Tokmakoff, A. Angew. Chem. Int. Ed 2007, 46, 7984
91. Urry, D. W.; Hugel, T.; Seitz, M.; Gaub, H. E.; Sheiba, L.; Dea, J.; Xu, J.; Parker., T. Phil. Trans. R. Soc. London B 2002, 357, 169
92. Dinner, A. R.; Lazaridis, T.; Karplus, M. Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 1999, 96, 9068
93. Yang, W.; Nymeyer, H.; Zhou, H.-X.; Berg, B.; Schweiler, R. B. J. Comput. Chem. 2008, 29, 668
94. Zhou, R.; Berne, B. J.; Germain, R. Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 2001, 98, 14931
95. Shao, Q.; Wei, H. Y.; Gao, Y. Q. J. Am. Chem. Soc. 2009, submitted