Conformational analysis of a nitroxide side chain in an α-helix with density functional theory

Journal of Physical Chemistry B

Volumn 115, Issue 2, 2011, Pages 397-405

  Warshaviak, Dora Toledo ^a,b   Serbulea, Laura ^b   Houk, K N ^b   Hubbell, Wayne L ^a,b  

^a JULES STEIN EYE INSTITUTE   (United States)

^b UNIVERSITY OF CALIFORNIA   (United States)

Author keywords

[No Author keywords available]

Indexed keywords

DENSITY FUNCTIONAL THEORY; PARAMAGNETIC RESONANCE; PARAMAGNETISM; PROTEINS; QUANTUM THEORY; SULFUR;

BACKBONE INTERACTIONS; COMMONLY USED; CONFORMATIONAL ANALYSIS; CONTINUUM SOLVENTS; CRYSTALLOGRAPHIC STUDIES; DYNAMICAL MODEL; ELECTRON PARAMAGNETIC RESONANCE; EPR SPECTROSCOPY; GASPHASE; INTERNAL MODES; INTERNAL MOTION; INTERSPIN DISTANCES; NITROXIDES; PROTEIN STRUCTURES; QUANTUM-MECHANICAL CALCULATION; ROTAMERS; SIDE CHAINS; SITE-DIRECTED SPIN LABELING; SOLVATION ENERGY; WEALTH OF INFORMATION; X RAY CRYSTAL STRUCTURES;

ELECTRON SPIN RESONANCE SPECTROSCOPY;

EID: 78651466789     PISSN: 15206106     EISSN: 15205207     Source Type: Journal    
DOI: 10.1021/jp108871m     Document Type: Article

References (69)

1. Hubbell, W. L.; Cafiso, D. S.; Altenbach, C. Nat. Struct. Mol. Biol. 2000, 7, 735
2. Hubbell, W. L.; Gross, A.; Langen, R.; Lietzow, M. A. Curr. Opin. Struct. Biol. 1998, 8, 649
3. Hubbell, W. L.; Mchaourab, H. S.; Altenbach, C.; Lietzow, M. A. Structure 1996, 4, 779
4. Fanucci, G. E.; Cafiso, D. S. Curr. Opin. Struct. Biol. 2006, 16, 644
5. Klug, C. S.; Feix, J. B. Methods and applications of site-directed spin labeling EPR spectroscopy. In Methods in Cell Biology; Academic Press: New York, 2008; Vol. 84; p 617.
6. Columbus, L.; Hubbell, W. L. Trends Biochem. Sci. 2002, 27, 288
7. Columbus, L.; Kalai, T.; Jeko, J.; Hideg, K.; Hubbell, W. L. Biochemistry 2001, 40, 3828
8. Mchaourab, H. S.; Lietzow, M. A.; Hideg, K.; Hubbell, W. L. Biochemistry 1996, 35, 7692
9. Mchaourab, H. S.; Kalai, T.; Hideg, K.; Hubbell, W. L. Biochemistry 1999, 38, 2947
10. Fleissner, M. R.; Brustad, E. M.; Kalai, T.; Altenbach, C.; Cascio, D.; Peters, F. B.; Hideg, K.; Parker, S.; Schultz, P. G.; Hubbell, W. L. Proc. Natl. Acad. Sci. U. S. A. 2009, 106, 21637
11. López, C. J.; Fleissner, M. R.; Guo, Z.; Kusnetzow, A. K.; Hubbell, W. L. Protein Sci. 2009, 18, 1637
12. Guo, Z.; Cascio, D.; Hideg, K.; Hubbell, W. L. Protein Sci. 2008, 17, 228
13. Guo, Z.; Cascio, D.; Hideg, K.; Kalai, T.; Hubbell, W. L. Protein Sci. 2007, 16, 1069
14. Columbus, L.; Hubbell, W. L. Biochemistry 2004, 43, 7273
15. Schnell, J. R.; Dyson, H. J.; Wright, P. E. Annu. Rev. Biophys. Biomol. Struct. 2004, 33, 119
16. Hammes-Schiffer, S.; Benkovic, S. J. Annu. Rev. Biochem. 2006, 75, 519
17. McElheny, D.; Schnell, J. R.; Lansing, J. C.; Dyson, H. J.; Wright, P. E.; Petsko, G. A. Proc. Natl. Acad. Sci. U. S. A. 2005, 102, 5032
18. Boehr, D. D.; Nussinov, R.; Wright, P. E. Nat. Chem. Biol. 2009, 5, 789
19. Fleissner, M. R.; Cascio, D.; Hubbell, W. L. Protein Sci. 2009, 18, 893
20. Langen, R.; Oh, K. J.; Cascio, D.; Hubbell, W. L. Biochemistry 2000, 39, 8396
21. Lovell, S. C.; Word, J. M.; Richardson, J. S.; Richardson, D. C. Proteins: Struct., Funct., Bioinformatics 2000, 40, 389
22. Barnes, J. P.; Liang, Z.; McHaourab, H. S.; Freed, J. H.; Hubbell, W. L. Biophys. J. 1999, 76, 3298
23. Steinhoff, H. J.; Müller, M.; Beier, C.; Pfeiffer, M. J. Mol. Liq. 2000, 84, 17
24. Robinson, B. H.; Slutsky, L. J.; Auteri, F. P. J. Chem. Phys. 1992, 96, 2609
25. Steinhoff, H. J.; Hubbell, W. L. Biophys. J. 1996, 71, 2201
26. LaConte, L. E. W.; Voelz, V.; Nelson, W.; Enz, M.; Thomas, D. D. Biophys. J. 2002, 83, 1854
27. Hakansson, P.; Westlund, P. O.; Lindahlb, E.; Edholmb, O. Phys. Chem. Chem. Phys. 2001, 3, 5311
28. Timofeev, V. P.; Nikolsky, D. O. J. Biomol. Struct. Dyn. 2003, 21, 367
29. Fajer, M. I.; Li, H.; Yang, W.; Fajer, P. G. J. Am. Chem. Soc. 2007, 129, 13840
30. Li, H.; Fajer, M.; Yang, W. J. Chem. Phys. 2007, 126 024106
31. Sezer, D.; Freed, J. H.; Roux, B. J. Phys. Chem. B 2008, 112, 5755
32. Tombolato, F.; Ferrarini, A.; Freed, J. H. J. Phys. Chem. B 2006, 110, 26248
33. Bleiholder, C.; Werz, D. B.; Koppel, H.; Gleiter, R. J. Am. Chem. Soc. 2006, 128, 2666
34. Chandra, A. K.; Nguyen, M. T. Chem. Phys. 1998, 232, 299
35. Frisch, M. J.; Trucks, G. W.; Schlegel, H. B.; Scuseria, G. E.; Robb, M. A.; Cheeseman, J. R.; Montgomery, Jr. J. A.; Vreven, T.; Kudin, K. N.; Burant, J. C.; Millam, J. M.; Iyengar, S. S.; Tomasi, J.; Barone, V.; Mennucci, B.; Cossi, M.; Scalmani, G.; Rega, N.; Petersson, G. A.; Nakatsuji, H.; Hada, M.; Ehara, M.; Toyota, K.; Fukuda, R.; Hasegawa, J.; Ishida, M.; Nakajima, T.; Honda, Y.; Kitao, O.; Nakai, H.; Klene, M.; Li, X.; Knox, J. E.; Hratchian, H. P.; Cross, J. B.; Bakken, V.; Adamo, C.; Jaramillo, J.; Gomperts, R.; Stratmann, R. E.; Yazyev, O.; Austin, A. J.; Cammi, R.; Pomelli, C.; Ochterski, J. W.; Ayala, P. Y.; Morokuma, K.; Voth, G. A.; Salvador, P.; Dannenberg, J. J.; Zakrzewski, V. G.; Dapprich, S.; Daniels, A. D.; Strain, M. C.; Farkas, O.; Malick, D. K.; Rabuck, A. D.; Raghavachari, K.; Foresman, J. B.; Ortiz, J. V.; Cui, Q.; Baboul, A. G.; Clifford, S.; Cioslowski, J.; Stefanov, B. B.; Liu, G.; Liashenko, A.; Piskorz, P.; Komaromi, I.; Martin, R. L.; Fox, D. J.; Keith, T.; Al-Laham, M. A.; Peng, C. Y.; Nanayakkara, A.; Challacombe, M.; Gill, P. M. W.; Johnson, B.; Chen, W.; Wong, M. W.; Gonzalez, C.; Pople, J. A. Gaussian 03; Gaussian, Inc.: Wallingford, CT, 2004.
36. Grimme, S. J. Comput. Chem. 2006, 27, 1787
37. Schwabe, T.; Grimme, S. Phys. Chem. Chem. Phys. 2007, 9, 3397
38. Honig, B.; Nicholls, A. Science 1995, 268, 1144
39. Lee, B.; Richards, F. M. J. Mol. Biol. 1971, 55, 379
40. Eriksson, A. E.; Baase, W. A.; Zhang, X. J.; Heinz, D. W.; Blaber, M.; Baldwin, E. P.; Matthews, B. W. Science 1992, 255, 178
41. Lee, B. Protein Sci. 1993, 2, 733
42. Serrano, L.; Sancho, J.; Hirshberg, M.; Fersht, A. R. J. Mol. Biol. 1992, 227, 544
43. Sridharan, S.; Nicholls, A.; Honig, B. Biophys. J. 1992, 61, A174
44. Sitkoff, D.; Sharp, K. A.; Honig, B. J. Phys. Chem. 1994, 98, 1978
45. Nicholls, A.; Honig, B. J. Comput. Chem. 1991, 12, 435
46. Sharp, K. A.; Honig, B. Annu. Rev. Biophys. Biophys. Chem. 1990, 19, 301
47. Jean-Charles, A.; Nicholls, A.; Sharp, K.; Honig, B.; Tempczyk, A.; Hendrickson, T. F.; Still, W. C. J. Am. Chem. Soc. 1991, 113, 1454
48. Gilson, M. K.; Honig, B. J. Comput.-Aided Mol. Des. 1991, 5, 5
49. Schiffer, C. A.; Caldwell, J. W.; Stroud, R. M.; Kollman, P. A. Protein Sci. 1992, 1, 396
50. Smith, K. C.; Honig, B. Proteins: Structure, Function, and Genetics 1994, 18, 119
51. Zauhar, R. J. J. Comput. Chem. 1991, 12, 575
52. Ulmschneider, J. P.; Jorgensen, W. L. J. Am. Chem. Soc. 2004, 126, 1849
53. Tannor, D. J.; Marten, B.; Murphy, R.; Friesner, R. A.; Sitkoff, D.; Nicholls, A.; Honig, B.; Ringnalda, M.; Goddard, W. A. J. Am. Chem. Soc. 1994, 116, 11875
54. Fraser, R. R.; Boussard, G.; Saunders, J. K.; Lambert, J. B.; Mixan, C. E. J. Am. Chem. Soc. 1971, 93, 3822
55. Momany, F. A.; McGuire, R. F.; Burgess, A. W.; Scheraga, H. A. J. Phys. Chem. 1975, 79, 2361
56. Altenbach, C.; Oh, K.; Trabanino, R. J.; Hideg, K.; Hubbell, W. L. Biochemistry 2001, 40, 15471
57. Altenbach, C.; Kusnetzow, A. K.; Ernst, O. P.; Hofmann, K. P.; Hubbell, W. L. Proc. Natl. Acad. Sci. U. S. A. 2008, 105, 7439
58. Bhattacharyya, R.; Pal, D.; Chakrabarti, P. Protein Eng., Des. Sel. 2004, 17, 795
59. Bleiholder, C.; Gleiter, R.; Werz, D. B.; Koppel, H. Inorg. Chem. 2007, 46, 2249
60. Iwaoka, M.; Takemoto, S.; Okada, M.; Tomoda, S. Chem. Lett. 2001, 30, 132
61. Iwaoka, M.; Takemoto, S.; Okada, M.; Tomoda, S. Bull. Chem. Soc. Jpn. 2002, 75, 1611
62. Pal, D.; Chakrabarti, P. J. Biomol. Struct. Dyn. 2001, 19, 115
63. Glusker, J. P. Top. Curr. Chem. 1998, 198, 1
64. Rosenfield, R. E.; Parthasarathy, R.; Dunitz, J. D. J. Am. Chem. Soc. 1977, 99, 4860
65. Bondi, A. J. Phys. Chem. 1964, 68, 441
66. Van Wart, H. E.; Scheraga, H. A. Proc. Natl. Acad. Sci. U. S. A. 1977, 74, 13
67. Weiss, M. S.; Brandl, M.; Sühnel, J.; Pal, D.; Hilgenfeld, R. Trends Biochem. Sci. 2001, 26, 521
68. Van Wart, H. E.; Shipman, L. L.; Scheraga, H. A. J. Phys. Chem. 1975, 79, 1428
69. Spencer, J. N.; Casey, G. J., Jr.; Buckfelder, J.; Schreiber, H. D. J. Phys. Chem. 1974, 78, 1415