Kinetics of carbon monoxide migration and binding in solvated neuroglobin as revealed by molecular dynamics simulations and quantum mechanical calculations

Journal of Physical Chemistry B

Volumn 115, Issue 10, 2011, Pages 2436-2446

  Anselmi, Massimiliano ^a   Di Nola, Alfredo ^a   Amadei, Andrea ^b  

^a SAPIENZA UNIVERSITY OF ROME   (Italy)

^b UNIVERSITY OF ROME TOR VERGATA   (Italy)

Author keywords

[No Author keywords available]

Indexed keywords

AMINO ACIDS; CARBON MONOXIDE; DYNAMICS; LIGANDS; PORPHYRINS; QUANTUM THEORY; REACTION KINETICS;

CARBON MONOXIDE MIGRATION; COORDINATION POSITION; DISTAL HISTIDINE; EXOGENOUS LIGANDS; GLOBULAR PROTEINS; HEME BINDING; INTERNAL CAVITIES; MIGRATION PATHWAY; MOLECULAR DYNAMICS SIMULATIONS; MOLECULAR DYNAMICS TRAJECTORIES; NEUROGLOBIN; QUANTITATIVE DESCRIPTION; QUANTITATIVE MODELS; QUANTUM-MECHANICAL CALCULATION; REACTION STEPS;

MOLECULAR DYNAMICS;

EID: 79952589875     PISSN: 15206106     EISSN: 15205207     Source Type: Journal    
DOI: 10.1021/jp110833v     Document Type: Article

References (69)

1. Schmidt, M.; Nienhaus, K.; Pahl, R.; Krasselt, A.; Anderson, S.; Parak, F.; Nienhaus, G. U.; Srajer, V. Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 2005, 102, 11704
2. Srajer, V.; Teng, T.; Ursby, T.; Pradervand, C.; Ren, Z.; Adachi, S.; Schildkamp, W.; Bourgeois, D.; Wulff, M.; Moffat, K. Science 1996, 274, 1726
3. Bourgeois, D.; Vallone, B.; Arcovito, A.; Sciara, G.; Schotte, F.; Anfinrud, P. A.; Brunori, M. Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 2006, 103, 4924
4. Schotte, F.; Lim, M.; Jackson, T. A.; Smirnov, A. V.; Soman, J.; Olson, J. S.; Phillips, G. N., Jr.; Wulff, M.; Anfinrud, P. A. Science 2003, 300, 1944
5. Srajer, V.; Ren, Z.; Teng, T. Y.; Schmidt, M.; Ursby, T.; Bourgeois, D.; Pradervand, C.; Schildkamp, W.; Wulff, M.; Moffat, K. Biochemistry 2001, 40, 13802
6. Nienhaus, K.; Deng, P.; Kriegl, J. M.; Nienhaus, G. U. Biochemistry 2003, 42, 9647
7. Nienhaus, K.; Deng, P.; Olson, J. S.; Warren, J. J.; Nienhaus, G. U. J. Biol. Chem. 2003, 278, 42532
8. Lim, M.; Jackson, T. A.; Anfinrud, P. A. Science 1995, 269, 962
9. Lim, M.; Jackson, T. A.; Anfinrud, P. A. Nat. Struct. Biol. 1997, 4, 209
10. Scott, E. E.; Gibson, Q. H.; Olson, J. S. J. Biol. Chem. 2001, 276, 5177
11. Gibson, Q. H.; Regan, R.; Elber, R.; Olson, J. S.; Carver, T. E. J. Biol. Chem. 1992, 267, 22022
12. Ruscio, J. Z.; Kumar, D.; Shukla, M.; Prisant, M. G.; Murali, T. M.; Onufriev, A. V. Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 2008, 105, 9204
13. Bossa, C.; Anselmi, M.; Roccatano, D.; Amadei, A.; Vallone, B.; Brunori, M.; Di Nola, A. Biophys. J. 2004, 86, 3855
14. Cohen, J.; Arkhipov, A.; Braun, R.; Schulten, K. Biophys. J. 2006, 91, 1844
15. Anselmi, M.; Di Nola, A.; Amadei, A. Biophys. J. 2008, 94, 4277
16. Nutt, D. R.; Meuwly, M. Biophys. J. 2003, 85, 3612
17. Nutt, D. R.; Meuwly, M. Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 2004, 101, 5998
18. Hummer, G.; Schotte, F.; Anfinrud, P. A. Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 2004, 101, 15330
19. Burmester, T.; Weich, B.; Reinhardt, S.; Hankeln, T. Nature 2000, 407, 520
20. Pesce, A.; Dewilde, S.; Nardini, M.; Moens, L.; Ascenzi, P.; Hankeln, T.; Burmester, T.; Bolognesi, M. Structure 2003, 11, 1087
21. Vallone, B.; Nienhaus, K.; Brunori, M.; Nienhaus, G. U. Proteins 2004, 56, 85
22. Dewilde, S.; Kiger, L.; Burmester, T.; Hankeln, T.; Baudin-Creuza, V.; Aerts, T.; Marden, M. C.; Caubergs, R.; Moens, L. J. Biol. Chem. 2001, 276, 38949
23. Nienhaus, K.; Kriegl, J. M.; Nienhaus, G. U. J. Biol. Chem. 2004, 279, 22944
24. Sun, Y.; Jin, K.; Mao, X. O.; Zhu, Y.; Greenberg, D. A. Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 2001, 98, 15306
25. Sun, Y.; Jin, K.; Peel, A.; Mao, X. O.; Xie, L.; Greenberg, D. A. Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 2003, 100, 3497
26. Kitatsuji, C.; Kurogochi, M.; Nishimura, S.; Ishimori, K.; Wakasugi, K. J. Mol. Biol. 2007, 368, 150
27. Wakasugi, K.; Morishima, I. Biochemistry 2005, 44, 2943
28. Wakasugi, K.; Nakano, T.; Morishima, I. J. Biol. Chem. 2003, 278, 36505
29. Raychaudhuri, S.; Skommer, J.; Henty, K.; Birch, N.; Brittain, T. Apoptosis 2010, 15, 401
30. Vallone, B.; Nienhaus, K.; Matthes, A.; Brunori, M.; Nienhaus, G. U. Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 2004, 101, 17351
31. Anselmi, M.; Brunori, M.; Vallone, B.; Di Nola, A. Biophys. J. 2007, 93, 434
32. Anselmi, M.; Brunori, M.; Vallone, B.; Di Nola, A. Biophys. J. 2008, 95, 4157
33. Tilton, R. F., Jr.; Kuntz, I. D., Jr.; Petsko, G. A. Biochemistry 1984, 23, 2849
34. Moschetti, T.; Mueller, U.; Schulze, J.; Brunori, M.; Vallone, B. Biophys. J. 2009, 97, 1700
35. Orlowski, S.; Nowak, W. Biosystems 2008, 94, 263
36. Bocahut, A.; Bernad, S.; Sebban, P.; Sacquin-Mora, S. J. Phys. Chem. B 2009, 113, 16257
37. Lutz, S.; Nienhaus, K.; Nienhaus, G. U.; Meuwly, M. J. Phys. Chem. B 2009, 113, 15334
38. Kriegl, J. M.; Bhattacharyya, A. J.; Nienhaus, K.; Deng, P.; Minkow, O.; Nienhaus, G. U. Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 2002, 99, 7992
39. Vitkup, D.; Petsko, G. A.; Karplus, M. Nat. Struct. Biol. 1997, 4, 202
40. Straub, J. E.; Karplus, M. Chem. Phys. 1991, 158, 221
41. Plattner, N.; Meuwly, M. Biophys. J. 2008, 94, 2505
42. Berendsen, H. J. C.; van der Spoel, D.; van Drunen, R. Comput. Phys. Commun. 1995, 91, 43
43. van Gunsteren, W. F.; Billeter, S.; Eising, A.; Hunenberger, P.; Kruger, P.; Mark, A. E.; Scott, W.; Tironi, I. Biomolecular Simulations: The GROMOS96 Manual and User Guide; University of Groningen: Zurich, 1996.
44. Hess, B.; Bekker, H.; Berendsen, H. J. C.; Fraaije, J. G. E. M. J. Comput. Chem. 1997, 18, 1463
45. Amadei, A.; Chillemi, G.; Ceruso, M. A.; Grottesi, A.; Di Nola, A. J. Chem. Phys. 2000, 112, 9
46. Brown, D.; Clarke, J. H. R. Mol. Phys. 1984, 51, 1243
47. Darden, T.; York, D.; Pedersen, L. J. Chem. Phys. 1993, 98, 10089
48. Essmann, U.; Perera, L.; Berkowitz, M. L.; Darden, T.; Lee, H.; Pedersen, L. G. J. Chem. Phys. 1995, 103, 8577
49. Amadei, A.; Linssen, A. B.; Berendsen, H. J. C. Proteins 1993, 17, 412
50. Laskowski, R. A. J. Mol. Graphics 1995, 13, 323
51. Amadei, A.; D'Abramo, M.; Daidone, I.; D'Alessandro, M.; Di Nola, A.; Aschi, M. Theor. Chem. Acc. 2007, 117, 637
52. D'Abramo, M.; Di Nola, A.; Amadei, A. J. Phys. Chem. B 2009, 113, 16346
53. Aschi, M.; Spezia, R.; Di Nola, A.; Amadei, A. Chem. Phys. Lett. 2001, 344, 374
54. Spezia, R.; Aschi, M.; Di Nola, A.; Amadei, A. Chem. Phys. Lett. 2002, 365, 450
55. Ming, X.; Fang, W. H. J. Phys. Chem. B 2008, 112, 990
56. Li, J.; Ai, Y. J.; Xie, Z. Z.; Fang, W. H. J. Phys. Chem. B 2008, 112, 8715
57. Amadei, A.; D'Alessandro, M.; Aschi, M. J. Phys. Chem. B 2004, 108, 16250
58. Hartmann, H.; Zinser, S.; Komninos, P.; Schneider, R. T.; Nienhaus, G. U.; Parak, F. Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 1996, 93, 7013
59. Ostermann, A.; Waschipky, R.; Parak, F.; Nienhaus, G. U. Nature 2000, 404, 205
60. Schlichting, I.; Berendzen, J.; Phillips, G. N., Jr.; Sweet, R. M. Nature 1994, 371, 808
61. Johnson, K. A.; Olson, J. S.; Phillips, G. N., Jr. J. Mol. Biol. 1989, 207, 459
62. Perutz, M. F.; Mathews, F. S. J. Mol. Biol. 1966, 21, 199
63. Anselmi, M.; Aschi, M.; Di Nola, A.; Amadei, A. Biophys. J. 2007, 92, 3442
64. Abbruzzetti, S.; Faggiano, S.; Bruno, S.; Spyrakis, F.; Mozzarelli, A.; Dewilde, S.; Moens, L.; Viappiani, C. Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 2009, 106, 18984
65. Teng, T. Y.; Srajer, V.; Moffat, K. Nat. Struct. Biol. 1994, 1, 701
66. Henry, E. R.; Sommer, J. H.; Hofrichter, J.; Eaton, W. A. J. Mol. Biol. 1983, 166, 443
67. Xu, J.; Yin, G.; Du, W. Proteins 2011, 79, 191
68. Weiland, T. R.; Kundu, S.; Trent, J. T., III; Hoy, J. A.; Hargrove, M. S. J. Am. Chem. Soc. 2004, 126, 11930
69. Arcovito, A.; Moschetti, T.; D'Angelo, P.; Mancini, G.; Vallone, B.; Brunori, M.; Della Longa, S. Arch. Biochem. Biophys. 2008, 475, 7