Structure of the chromophore binding pocket in the Pr state of plant phytochrome phyA

Journal of Physical Chemistry B

Volumn 115, Issue 5, 2011, Pages 1220-1231

  Mroginski, Maria Andrea ^a   Kaminski, Steve ^a   Von Stetten, David ^a,d   Ringsdorf, Simone ^b   Gärtner, Wolfgang ^b   Essen, Lars Oliver ^c   Hildebrandt, Peter ^a  

^a TECHNISCHE UNIVERSITÄT BERLIN   (Germany)

^b MAX PLANCK INSTITUTE FOR CHEMICAL ENERGY CONVERSION   (Germany)

^c PHILIPPS UNIVERSITY MARBURG   (Germany)

^d EUROPEAN SYNCHROTRON RADIATION FACILITY   (France)

Author keywords

[No Author keywords available]

Indexed keywords

AMINO ACIDS; BINDING ENERGY; CHROMOPHORES; COMPUTER SIMULATION; HYDROGEN; HYDROGEN BONDS; MODEL STRUCTURES; MOLECULAR DYNAMICS; MOLECULAR MODELING; MOLECULES; ORGANIC POLLUTANTS; POLYCHLORINATED BIPHENYLS; RAMAN SCATTERING; RAMAN SPECTROSCOPY;

ASPARTATES; BINDING POCKETS; CARBONYL FUNCTION; COFACTORS; CYANOBACTERIAL PHYTOCHROMES; EXPERIMENTAL DATA; EXPERIMENTAL SPECTRA; FORCE FIELDS; HELICAL SEGMENTS; HOMOLOGY MODELS; HYBRID METHODOLOGIES; HYDROGEN BOND INTERACTION; IN-PLANE BENDING; ISOTOPIC LABELING; LOWEST ENERGY STRUCTURE; METHINE BRIDGE; MODE FREQUENCIES; MOLECULAR DYNAMICS SIMULATIONS; NH GROUPS; PHYTOCHROMOBILIN; PYRROLE RING; RAMAN SPECTRA; RESONANCE RAMAN SPECTRA; STRETCHING MODES; STRUCTURAL FLUCTUATIONS; STRUCTURAL MODELS; TORSIONAL ANGLE; WATER MOLECULE;

CRYSTAL STRUCTURE;

EID: 79952836868     PISSN: 15206106     EISSN: 15205207     Source Type: Journal    
DOI: 10.1021/jp108265h     Document Type: Article

References (71)

1. Briggs, W. R.; Spudich, J. L. Handbook of Photosensory Receptors; Wiley Verlag: Weinheim, Germany, 2005.
2. Hughes, J.; Lamparter, T.; Mittmann, F.; Hartmann, E.; Gartner, W.; Wilde, A.; Borner, T. Nature 1997, 386, 663
3. Rockwell, N. C.; Lagarias, J. C. ChemPhysChem 2010, 11, 1172-1180
4. Photomorphogenesis in Plants and Bacteria, 3 rd ed.; Schäfer, E.; Nagy, F., Eds.; Springer: Dordrecht, The Netherlands, 2006.
5. Butler, W. L.; Norris, K. H.; Siegelman, H. W.; Hendricks, S. B. Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 1959, 45, 1703-1708
6. Wagner, J. R.; Brunzelle, J. S.; Forest, K. T.; Vierstra, R. D. Nature 2005, 438, 325-331
7. Wagner, J. R.; Zhang, J. R.; Brunzelle, J. S.; Vierstra, R. D.; Forest, K. T. J. Biol. Chem. 2007, 282, 12298-12309
8. Essen, L. O.; Hughes, J.; Mailliet, J. Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 2008, 105, 14709-14714
9. Yang, X.; Kuk, J.; Moffat, K. Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 2008, 105, 14715-14720
10. Yang, X. J.; Kuk, J.; Moffat, K. Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 2009, 106, 15639-15644
11. Foerstendorf, H.; Lamparter, T.; Hughes, J.; Gartner, W.; Siebert, F. Photochem. Photobiol. 2000, 71, 655-661
12. Remberg, A.; Lindner, I.; Lamparter, T.; Hughes, J.; Kneip, C.; Hildebrandt, P.; Braslavsky, S. E.; Gartner, W.; Schaffner, K. Biochemistry 1997, 36, 13389-13395
13. Rohmer, T.; Lang, C.; Hughes, J.; Essen, L. O.; Gartner, W.; Matysik, J. Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 2008, 105, 15229-15234
14. Rudiger, W.; Thummler, F.; Cmiel, E.; Schneider, S. Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 1983, 80, 6244-6248
15. Fodor, S.; Lagarias, J. C.; Mathies, R. A. Biochemistry 1990, 29, 11141-11146
16. Matysik, J.; Hildebrandt, P.; Schlamann, W.; Braslavsky, S. E.; Schaffner, K. Biochemistry 1995, 34, 10497-10507
17. Foerstendorf, H.; Mummert, E.; Scheer, H.; Siebert, F. Biochemistry 1996, 35, 10793-10799
18. Ulijasz, A. T.; Cornilescu, G.; Cornilescu, C. C.; Zhang, J. R.; Rivera, M.; Markley, J. L.; Vierstra, R. D. Nature 2010, 463, 250-254
19. Mroginski, M. A.; Murgida, D. H.; Hildebrandt, P. Acc. Chem. Res. 2007, 40, 258-266
20. Braslavsky, S. E.; Gartner, W.; Schaffner, K. Plant Cell Environ. 1997, 20, 700-706
21. Bongards, C.; Gartner, W. Acc. Chem.Res. 2010, 43, 485-495
22. Fodor, S. P. A.; Lagarias, J. C.; Mathies, R. A. Photochem. Photobiol. 1988, 48, 129-136
23. Tokutomi, S.; Mizutani, Y.; Anni, H.; Kitagawa, T. FEBS Lett. 1990, 269, 341-344
24. Hildebrandt, P.; Hoffmann, A.; Lindemann, P.; Heibel, G.; Braslavsky, S. E.; Schaffner, K.; Schrader, B. Biochemistry 1992, 31, 7957-7962
25. Fodor, S.; Lagarias, J. C.; Mathies, R. A. Biochemistry 1990, 29, 11141-11146
26. Mizutani, Y.; Tokutomi, S.; Aoyagi, K.; Horitsu, K.; Kitagawa, T. Biochemistry 1991, 30, 10693-10700
27. Matysik, J.; Hildebrandt, P.; Schlamann, W.; Braslavsky, S. E.; Schaffner, K. Biochemistry 1995, 34, 10497-10507
28. Andel, F., III; Lagarias, J. C.; Mathies, R. A. Biochemistry 1996, 35, 15997-16008
29. Kneip, C.; Mozley, D.; Hildebrandt, P.; Gartner, W.; Braslavsky, S. E.; Schaffner, K. FEBS Lett. 1997, 414, 23-26
30. Kneip, C.; Hildebrandt, P.; Schlamann, W.; Braslavsky, S. E.; Mark, F.; Schaffner, K. Biochemistry 1999, 38, 15185-15192
31. Hildebrandt, P.; Kneip, C.; Matysik, J.; Nemeth, K.; Magdo, I.; Mark, F.; Schaffner, K. Recent Res. Dev. Phys. Chem 1999, 3, 63-77
32. Kneip, C.; Hildebrandt, P.; Nemeth, K.; Mark, F.; Schaffner, K. Chem. Phys. Lett. 1999, 311, 479-484
33. Kneip, C.; Schlamann, W.; Braslavsky, S. E.; Hildebrandt, P.; Schaffner, K. FEBS Lett. 2000, 482, 252-256
34. Mroginski, M. A.; Murgida, D. H.; von Stetten, D.; Kneip, C.; Mark, F.; Hildebrandt, P. J. Am. Chem. Soc. 2004, 126, 16734-16735
35. Borucki, B.; von Stetten, D.; Seibeck, S.; Lamparter, T.; Michael, N.; Mroginski, M. A.; Otto, H.; Murgida, D. H.; Heyn, M. P.; Hildebrandt, P. J. Biol. Chem. 2005, 280, 34358-34364
36. Murgida, D. H.; von Stetten, D.; Hildebrandt, P.; Schwinte, P.; Siebert, F.; Sharda, S.; Gartner, W.; Mroginski, M. A. Biophys. J. 2007, 93, 2410-2417
37. von Stetten, D.; Seibeck, S.; Michael, N.; Scheerer, P.; Mroginski, M. A.; Murgida, D. H.; Krauss, N.; Heyn, M. P.; Hildebrandt, P.; Borucki, B.; Lamparter, T. J. Biol. Chem. 2007, 282, 2116-2123
38. Ulijasz, A. T.; Cornilescu, G.; von Stetten, D.; Kaminski, S.; Mroginski, M. A.; Zhang, J. R.; Bhaya, D.; Hildebrandt, P.; Vierstra, R. D. J. Biol. Chem. 2008, 283, 21251-21266
39. von Stetten, D.; Gunther, M.; Scheerer, P.; Murgida, D. H.; Mroginski, M. A.; Krauss, N.; Lamparter, T.; Zhang, J.; Anstrom, D. M.; Vierstra, R. D.; Forest, K. T.; Hildebrandt, P. Angew. Chem., Int. Ed. 2008, 47, 4753-4755
40. Wagner, J. R.; Zhang, J. R.; von Stetten, D.; Guenther, M.; Murgida, D. H.; Mroginski, M. A.; Walker, J. M.; Forest, K. T.; Hildebrandt, P.; Vierstra, R. D. J. Biol. Chem. 2008, 283, 12212-12226
41. Andel, F., III; Murphy, J. T.; Haas, J. A.; McDowell, M. T.; van der Hoef, I.; Lugtenburg, J.; Lagarias, J. C.; Mathies, R. A. Biochemistry 2000, 39, 2667-2676
42. Mroginski, M. A.; von Stetten, D.; Escobar, F. V.; Strauss, H. M.; Kaminski, S.; Scheerer, P.; Gunther, M.; Murgida, D. H.; Schmieder, P.; Bongards, C.; Gartner, W.; Mailliet, J.; Hughes, J.; Essen, L. O.; Hildebrandt, P. Biophys. J. 2009, 96, 4153-4163
43. Senn, H. M.; Thiel, W. Top. Curr. Chem. 2007, 268, 173-290
44. Mroginski, M. A.; Mark, F.; Thiel, W.; Hildebrandt, P. Biophys. J. 2007, 93, 1885-1894
45. Mroginski, M. A.; Kaminski, S.; Hildebrandt, P. ChemPhysChem 2010, 11, 1265-1274
46. Makhynya, Y.; Hussain, Z.; Bauschlicher, T.; Schwinte, P.; Siebert, F.; Gärtner, W. Eur. J. Org. Chem. 2007, 1287-1293
47. Mozley, D.; Remberg, A.; Gärtner, W. Photochem. Photobiol. 1997, 686, 710-715
48. Sali, A.; MODELLER. A Program for Protein Structure Modeling, Version 9v4; University of California: San Francisco, CA, 2008.
49. Brunger, A. T.; Karplus, M. Proteins: Struct., Funct., Genet. 1988, 4, 148-156
50. 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, 1545-1614
51. Strauss, H. M.; Hughes, J.; Schmieder, P. Biochemistry 2005, 44, 8244-8250
52. Jorgensen, W. L.; Chandrasekhar, J.; Madura, J. D.; Impey, R. W.; Klein, M. L. J. Chem. Phys. 1983, 79, 926-935
53. Phillips, J. C.; Braun, R.; Wang, W.; Gumbart, J.; Tajkhorshid, E.; Villa, E.; Chipot, C.; Skeel, R. D.; Kale, L.; Schulten, K. J. Comput. Chem. 2005, 26, 1781-1802
54. MacKerell, A. D. J. Phys. Chem. B 1998, 102, 3586-3616
55. Feller, S. E.; Zhang, Y. H.; Pastor, R. W.; Brooks, B. R. J. Chem. Phys. 1995, 103, 4613-4621
56. Martyna, G. J.; Tobias, D. J.; Klein, M. L. J. Chem. Phys. 1994, 101, 4177-4189
57. Darden, T.; York, D.; Pedersen, L. J. Chem. Phys. 1993, 98, 10089-10092
58. van Gunsteren, W. F.; Berendsen, H. J. C. Mol. Phys. 1977, 34, 1311-1327
59. Bakowies, D.; Thiel, W. J. Phys. Chem. 1996, 100, 10580-10594
60. Billeter, S.; Turner, A. J.; Thiel, W. Phys. Chem. Chem. Phys. 2000, 2, 2177-2186
61. www.chemshell.org.
62. Sherwood, P.; de Vries, A. H.; Guest, M. F.; Schreckenbach, G.; Catlow, C. R. A.; French, S. A.; Sokol, A. A.; Bromley, S. T.; Thiel, W.; Turner, A. J.; Billeter, S.; Terstegen, F.; Thiel, S.; Kendrick, J.; Rogers, S. C.; Casci, J.; Watson, M.; King, F.; Karlsen, E.; Sjovoll, M.; Fahmi, A.; Schafer, A.; Lennartz, C. J. Mol. Struct. (THEOCHEM) 2003, 632, 1-28
63. Humphrey, W.; Dalke, A.; Schulten, K. J. Mol. Graphics 1996, 14, 33-38
64. Cui, Q.; Karplus, M. J. Chem. Phys. 2000, 112, 1133-1149
65. Rauhut, G.; Pulay, P. J. Phys. Chem. 1995, 99, 3093-4000
66. Lamparter, T.; Mittmann, F.; Gärtner, W.; Börner, T.; Hartmann, E.; Hughes, J. Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 1997, 94, 11792-11797
67. Mark, L.; Lee, W. H.; Spiller, O. B.; Proctor, D.; Blackbourn, D. J.; Villoutreix, B. O.; Blom, A. M. J. Biol. Chem. 2004, 279, 45093-45101
68. Matysik, J. FT-NIR-Raman-spektroskopische Untersuchung des Phytochrom-Chromophors und von Tetrapyrrol-Modellverbindungen. Ph.D. Thesis, Universität Essen, Germany, 1995.
69. Babitzki, G.; Denschlag, R.; Tavan, P. J. Phys. Chem. B 2009, 113, 10483-10495
70. Babitzki, G.; Mathias, G.; Tavan, P. J. Phys. Chem. B 2009, 113, 10496-10508
71. Yan, E. C. Y.; Kazmi, M. A.; Ganim, Z.; Hou, J. M.; Pan, D. H.; Chang, B. S. W.; Sakmar, T. P.; Mathies, R. A. Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 2003, 100, 9262-9267