Conformational switching between protein substates studied with 2D IR vibrational echo spectroscopy and molecular dynamics simulations

Journal of Physical Chemistry B

Volumn 114, Issue 51, 2010, Pages 17187-17193

  Bagchi, Sayan ^a   Thorpe, Dayton G ^b,c   Thorpe, Ian F ^b,d   Voth, Gregory A ^b   Fayer, M D ^a  

^a STANFORD UNIVERSITY   (United States)

^b UNIVERSITY OF CHICAGO   (United States)

^c UNIVERSITY OF SOUTHERN CALIFORNIA   (United States)

^d UNIVERSITY OF MARYLAND BALTIMORE COUNTY   (United States)

Author keywords

[No Author keywords available]

Indexed keywords

CONFORMATIONS; DYNAMICS; EXPERIMENTS; MOLECULAR DYNAMICS; PROTEINS; SWITCHING;

C-O STRETCHING; CHEMICAL EXCHANGE; CONFORMATIONAL DYNAMICS; CONFORMATIONAL SUBSTATES; CONFORMATIONAL SWITCHING; DOUBLE MUTATION; INTERCONVERSIONS; IR ABSORPTION SPECTRA; IR VIBRATIONAL ECHO SPECTROSCOPY; MD SIMULATION; MOLECULAR DYNAMICS SIMULATIONS; POTENTIAL BARRIERS; PROTEIN DYNAMICS; PROTEIN INTERACTION; SINGLE MUTATION; STRUCTURAL DIFFERENCES; STRUCTURE AND DYNAMICS; TIME-SCALES; ULTRA-FAST; WILD TYPES;

COMPUTER SIMULATION;

CARBON MONOXIDE; MYOGLOBIN;

AMINO ACID SUBSTITUTION; ARTICLE; CHEMISTRY; GENETICS; INFRARED SPECTROSCOPY; KINETICS; METABOLISM; MOLECULAR DYNAMICS; MUTATION;

AMINO ACID SUBSTITUTION; CARBON MONOXIDE; KINETICS; MOLECULAR DYNAMICS SIMULATION; MUTATION; MYOGLOBIN; SPECTROSCOPY, FOURIER TRANSFORM INFRARED;

EID: 79952751402     PISSN: 15206106     EISSN: 15205207     Source Type: Journal    
DOI: 10.1021/jp109203b     Document Type: Article

References (40)

1. 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.
2. Thorpe, I. F.; Brooks, C. L. J. Am. Chem. Soc. 2005, 127, 12997.
3. Frauenfelder, H.; McMahon, B. H.; Austin, R. H.; Chu, K.; Groves, J. T. Proc. Natl. Acad. Sci. U. S. A. 2001, 98, 2370.
4. Ishikawa, H.; Kwak, K.; Chung, J. K.; Kim, S.; Fayer, M. D. Proc. Natl, Acad. Sci. U. S. A. 2008, 105, 8619.
5. Nienhaus, G. U.; Muller, J. D.; McMahon, B. H.; Frauenfelder, H. Physica D 1997, 107, 297.
6. Hong, M. K.; Braunstein, D.; Cowen, B. R.; Frauenfelder, H.; Iben, I. E.; Mourant, J. R.; Ormos, P.; Scholl, R.; Schulte, A.; Steinbach, P. J. Biophys. J. 1990, 58, 429.
7. Johnson, J. B.; Lamb, D. C.; Frauenfelder, H.; Muller, J. D.; McMahon, B.; Nienhaus, G. U.; Young, R. D. Biophys J. 1996, 71, 1563.
8. Merchant, K. A.; Thompson, D. E.; Xu, Q.-H.; Williams, R. B.; Loring, R. F.; Fayer, M. D. Biophys. J. 2002, 82, 3277.
9. Zheng, J. R.; Kwak, K.; Asbury, J.; Chen, X.; Piletic, I. R.; Fayer, M. D. Science 2005, 309, 1338.
10. Vojtechovsky, J.; Chu, K.; Berendzen, J.; Sweet, R. M.; Schlichting, I. Biophys J. 1999, 77, 2153.
11. Teeter, M. M. Proteirn Sci 2004, 13, 313.
12. Elber, R.; Karplus, M. Science 1987, 235, 318.
13. Devereux, M.; Meuwly, M. Biophys. J. 2009, 96, 4363.
14. Bagchi, S.; Nebgen, B. T.; Loring, R. F.; Fayer, M. D. J. Am. Chem. Soc, accepted.
15. Case, D. A. Amber 10; University of California: San Francisco, 2008.
16. Giammona, D. A. Heme Parameters; University of California, Davis: Davis, CA, 1984.
17. Souaille, M.; Roux, B. Comput. Phys. Commun. 2001, 135, 40.
18. Brooks, B. R.; Brooks, C. L.; Mackerell, A. D.; Nilsson, L.; Petrella, R. J.; Roux, B.; Won, Y.; Archontis, G.; Bartels, C; Boresch, S.; Caflisch, A.; Caves, L.; Cui, Q.; Dinner, A. R.; Feig, M.; Fischer, S.; Gao, J.; Hodoscek, M.; Im, W.; Kuczera, K.; Lazaridis, T.; Ma, J.; Ovchinnikov, V.; Paci, E.; Pastor, R. W.; Post, C. B.; Pu, J. Z.; Schaefer, M.; Tidor, B.; Venable, R. M.; Woodcock, H. L.; Wu, X.; Yang, W.; York, D. M.; Karplus, M. J. Comput. Chem. 2009, 30, 1545.
19. MacKerell, A. D.; Bashford, D.; Bellott, M.; Dunbrack, R. L.; Evanseck, J. D.; Field, M. J.; Fischer, S.; Gao, J.; Guo, H.; Ha, S.; Joseph-McCarthy, D.; Kuchnir, L.; Kuczera, K.; Lau, F. T. K.; Mattos, C; Michnick, S.; Ngo, T.; Nguyen, D. T.; Prodhom, B.; Reiher, W. E.; Roux, B.; Schlenkrich, M.; Smith, J. C.; Stote, R.; Straub, J.; Watanabe, M.; Wiorkiewicz-Kuczera, J.; Yin, D.; Karplus, M. J. Phys. Chem. B 1998, 102, 3586.
20. Grossfield, A.
21. Ryckaert, J. P.; Ciccotti, G.; Berendsen, H. J. C. J. Comput. Phys 1977, 23, 327.
22. Darden, T.; York, D.; Pedersen, L. J. Chem. Phys. 1993, 98, 10089.
23. Kwak, K.; Zheng, J. R.; Cang, H.; Fayer, M. D. J. Phys. Chem. B 2006, 110, 19998.
24. Park, S.; Kwak, K.; Fayer, M. Lase Phys Lett. 2007, 4, 704.
25. Zheng, J. R.; Kwak, K. W.; Xie, J.; Fayer, M. D. Science 2006, 313, 1951.
26. Asbury, J. B.; Steinel, T.; Fayer, M. D. J. Lumin. 2004, 107, 271.
27. Rector, K. D.; Kwok, A. S.; Ferrante, C; Tokmakoff, A.; Rella, C. W.; Fayer, M. D. J. Chem. Phys. 1997, 106, 10027.
28. Golonzka, O.; Khalil, M.; Demirdoven, N.; Tokmakoff, A. Phys. Rev. Lett. 2001, 86, 2154.
29. Ishikawa, H.; Finkelstein, 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.
30. Ishikawa, H.; Kim, S.; Kwak, K.; Wakasugi, K.; Fayer, M. D. Proc. Natl. Acad. Sci. U. S. A. 2007, 104, 19309.
31. Zheng, J.; Kwak, K.; Chen, X.; Fayer, M. D. J. Am. Chem. Soc. 2006, 128, 2977.
32. Kwak, K.; Zheng, J.; Cang, H.; Fayer, M. D. J. Phys. Chem. B 2006, 110, 19998.
33. Zheng, J.; Fayer, M. D. J. Am. Chem. Soc. 2007, 129, 4328.
34. Zheng, J.; Fayer, M. D. J. Phys. Chem. B 2008, 112, 10221.
35. Kwak, K.; Rosenfeld, D. E.; Chung, J. K.; Fayer, M. D. J. Phys. Chem. B 2008, 112, 13906.
36. Moilanen, D. E.; Wong, D.; Rosenfeld, D. E.; Fenn, E. E.; Fayer, M. D. Proc. Natl. Acad. Sci. U. S. A. 2009, 106, 375.
37. Maupin, C. M.; McKenna, R.; Silverman, D. N.; Voth, G. A. J. Am. Chem. Soc. 2009, 131, 7598.
38. Li, T.; Quillin, M. L.; Phillips, G. N.; Olson, J. S. Biochemistry 1994, 33, 1433.
39. Roncone, R.; Monzani, E.; Murtas, M.; Battaini, G.; Pennati, A.; Sanangelanton, A. M.; Zuccotti, S.; Bolognesi, M.; Casella, L. Biochem J. 2004, 717-724, 717.
40. Merchant, K. A.; Noid, W. G.; Thompson, D. E.; Akiyama, R.; Loring, R. F.; Fayer, M. D. J. Phys. Chem. B 2002, 107, 4.