Temperature dependent equilibrium native to unfolded protein dynamics and properties observed with IR absorption and 2D IR vibrational echo experiments

Journal of the American Chemical Society

Volumn 133, Issue 17, 2011, Pages 6681-6691

  Chung, Jean K ^a   Thielges, Megan C ^a   Bowman, Sarah E J ^b   Bren, Kara L ^b   Fayer, M D ^a  

^a STANFORD UNIVERSITY   (United States)

^b UNIVERSITY OF ROCHESTER   (United States)

Author keywords

[No Author keywords available]

Indexed keywords

ABSORPTION BAND; CENTER FREQUENCY; CIRCULAR DICHROISM; CYTOCHROME C; FAST DYNAMICS; HYDROGENOBACTER THERMOPHILUS; IN-LINE; INHOMOGENEOUS LINE; IR ABSORPTION; LOW TEMPERATURES; NATIVE PROTEINS; NATIVE STATE; STRETCHING MODES; TEMPERATURE DEPENDENCE; TEMPERATURE DEPENDENT; THERMAL EQUILIBRIUM CONDITION; TWO-DIMENSIONAL INFRARED (2D IR); TWO-STATE; TWO-STATE TRANSITIONS; ULTRA-FAST; UNFOLDED PROTEINS;

ABSORPTION; DICHROISM; DYNAMICS; EXPERIMENTS; INFRARED ABSORPTION; LIGHT ABSORPTION; PORPHYRINS; PROTEINS;

ABSORPTION SPECTROSCOPY;

CARBOXYHEMOGLOBIN; HEME;

ABSORPTION; ARTICLE; BINDING AFFINITY; CIRCULAR DICHROISM; CRYSTAL STRUCTURE; EQUILIBRIUM CONSTANT; INFRARED ABSORPTION SPECTROSCOPY; INFRARED SPECTROSCOPY; IRRADIATION; PROTEIN FOLDING; TEMPERATURE DEPENDENCE; ULTRAFAST TWO DIMENSIONAL INFRARED; VIBRATIONAL ECHO SPECTROSCOPY;

BACTERIA; CYTOCHROME C GROUP; MODELS, MOLECULAR; PROTEIN CONFORMATION; PROTEIN UNFOLDING; SPECTROPHOTOMETRY, INFRARED; TEMPERATURE;

EID: 79955417654     PISSN: 00027863     EISSN: 15205126     Source Type: Journal    
DOI: 10.1021/ja111009s     Document Type: Article

References (62)

1. Dill, K. A.; Shortle, D. Annu. Rev. Biochem. 1991, 60, 795
2. Cho, J. H.; Raleigh, D. P. Methods Mol. Biol. 2009, 490, 339
3. Bren, K. L.; Kellogg, J. A.; Kaur, R.; Wen, X. Inorg. Chem. 2004, 43, 7934
4. Wilkins, D. K.; Grimshaw, S. B.; Receveur, V.; Dobson, C. M.; Jones, J. A.; Smith, L. J. Biochemistry 1999, 38, 16424
5. Jeng, M. F.; Englander, S. W.; Elove, G. A.; Wand, A. J.; Roder, H. Biochemistry 1990, 29, 10433
6. Segel, D. J.; Fink, A. L.; Hodgson, K. O.; Doniach, S. Biochemistry 1998, 37, 12443
7. Hagihara, Y.; Hoshino, M.; Hamada, D.; Kataoka, M.; Goto, Y. Fold. Des. 1998, 3, 195
8. Chattopadhyay, K.; Elson, E. L.; Frieden, C. Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 2005, 102, 2385
9. Nettels, D.; Muller-Spath, S.; Kuster, F.; Hofmann, H.; Haenni, D.; Ruegger, S.; Reymond, L.; Hoffmann, A.; Kubelka, J.; Heinz, B.; Gast, K.; Best, R. B.; Schuler, B. Proc. Natl. Acad. Sci. U.S. A. 2009, 106, 20740
10. Jimenez, R.; Romesberg, F. E. J. Phys. Chem. B. 2002, 106, 9172
11. Pace, N. C.; Tanford, C. Biochemistry 1968, 7, 198
12. Chan, H. S.; Dill, K. A. Annu. Rev. Biophys. Biophys. Chem. 1991, 20, 447
13. Chan, H. S.; Dill, K. A. Proteins: Struct., Funct., Bioinf. 1998, 30, 2
14. Frauenfelder, H.; Sligar, S. G.; Wolynes, P. G. Science 1991, 254, 1598
15. Elove, G. A.; Bhuyan, A. K.; Roder, H. Biochemistry 1994, 33, 6925
16. Wain, R.; Redfield, C.; Ferguson, S. J.; Smith, L. J. J. Biol. Chem. 2004, 279, 15177
17. Sasai, M.; Wolynes, P. G. Phys. Rev. Lett. 1990, 65, 2740
18. Weinkam, P.; Zong, C. H.; Wolynes, P. G. Proc. Nat. Acad. Sci. U.S.A. 2005, 102, 12401
19. Travaglini-Allocatelli, C. G., S.; Dubey, V. K.; Borgia, A.; Di Matteo, A.; Bonivento, D.; Cutruzzolà, F.; Bren, K. L.; Brunori, M. J. Biol. Chem. 2005, 280, 25729
20. Massari, A. M.; McClain, B. L.; Finkelstein, I. J.; Lee, A. P.; Reynolds, H. L.; Bren, K. L.; Fayer, M. D. J. Phys. Chem. B 2006, 110, 18803
21. Kim, S.; Chung, J. K.; Kwak, K.; Bowman, S. E.; Bren, K. L.; Bagchi, B.; Fayer, M. D. J. Phys. Chem. B 2008, 112, 10054
22. Filosa, A.; Ismail, A. A.; English, A. M. J. Biol. Inorg. Chem. 1999, 4, 717
23. Filosa, A.; English, A. M. J. Biol. Inorg. Chem. 2000, 5, 448
24. Varhac, R.; Antalik, M.; Bano, M. J. Biol. Inorg. Chem. 2004, 9, 12
25. Latypov, R. F.; Maki, K.; Cheng, H.; Luck, S. D.; Roder, H. J. Mol. Biol. 2008, 383, 437
26. Spiro, T. G.; Wasbotten, I. H. J. Inorg. Biochem. 2005, 99, 34
27. Finkelstein, I. J.; Zheng, J.; Ishikawa, H.; Kim, S.; Kwak, K.; Fayer, M. D. Phys. Chem. Chem. Phys. 2007, 9, 1533
28. Merchant, K. A.; Noid, W. G.; Akiyama, R.; Finkelstein, I.; Goun, A.; McClain, B. L.; Loring, R. F.; Fayer, M. D. J. Am. Chem. Soc. 2003, 125, 13804
29. Merchant, K. A.; Noid, W. G.; Thompson, D. E.; Akiyama, R.; Loring, R. F.; Fayer, M. D. J. Phys. Chem. B 2003, 107, 4
30. Ishikawa, H.; Finkelstein, I. J.; Kim, S.; Kwak, K.; Chung, J. K.; Wakasugi, K.; Massari, A. M.; Fayer, M. D. Proc. Nat. Acad. Sci. U.S.A. 2007, 104, 16116
31. Finkelstein, I. J.; Ishikawa, H.; Kim, S.; Massari, A. M.; Fayer, M. D. Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 2007, 104, 2637
32. Thielges, M. C.; Chung, J. K.; Fayer, M. D. J. Am. Chem. Soc. 2011, 133, 3995
33. Finkelstein, I. J.; Goj, A.; McClain, B. L.; Massari, A. M.; Merchant, K. A.; Loring, R. F.; Fayer, M. D. J. Phys. Chem. B 2005, 109, 16959
34. Ishikawa, H.; Kim, S.; Kwak, K.; Wakasugi, K.; Fayer, M. D. Proc. Nat. Acad. Sci. U.S.A. 2007, 104, 19309
35. Ishikawa, H.; Kwak, K.; Chung, J. K.; Kim, S.; Fayer, M. D. Proc. Nat. Acad. Sci. U.S.A. 2008, 105, 8619
36. Pace, C. N.; Scholtz, J. M. In Protein Structure: A Practical Approach; Creighton, T. E., Ed.; Oxford: New York, 1997; p 299.
37. Shortle, D. Curr. Opin. Struct. Biol. 1993, 3, 66
38. Shortle, D.; Meeker, A. K. Proteins 1986, 1, 81
39. Wen, X.; Bren, K. L. Biochemistry 2005, 44, 5225
40. Muga, A.; Mantsch, H. H.; Surewicz, W. K. Biochemistry 1991, 30, 7219
41. Holzbaur, I. E.; English, A. M.; Ismail, A. A. Biochemistry 1996, 35, 5488
42. Park, S.; Kwak, K.; Fayer, M. D. Laser Phys. Lett. 2007, 4, 704
43. Zheng, J.; Kwak, K.; Fayer, M. D. Acc. Chem. Res. 2007, 40, 75
44. Sanbongi, Y.; Igarashi, Y.; Kodama, T. Biochemistry 1989, 28, 9574
45. Senior, W. A.; Verrall, R. E. J. Phys. Chem. 1969, 73, 4242
46. Walrafen, G. E.; Hokmabadi, M. S.; Yang, W. H. J. Chem. Phys. 1986, 85, 6964
47. Phillips, G. N., Jr.; Teodoro, M. N.; Li, T.; Smith, B.; Olson, J. S. J. Phys. Chem. B 1999, 103, 8817
48. Johnson, J. B.; Lamb, D. C.; Frauenfelder, H.; Müller, J. D.; McMahon, B.; Nienhaus, G. U.; Young, R. D. Biophys. J. 1996, 71, 1563
49. Kwak, K.; Park, S.; Finkelstein, I. J.; Fayer, M. D. J. Chem. Phys. 2007, 127, 124503
50. Tokmakoff, A.; Kwok, A. S.; Urdahl, R. S.; Francis, R. S.; Fayer, M. D. Chem. Phys. Lett. 1995, 234, 289
51. Rector, K. D.; Kwok, A. S.; Ferrante, C.; Tokmakoff, A.; Rella, C. W.; Fayer, M. D. J. Chem. Phys. 1997, 106, 10027
52. Golonzka, O.; Khalil, M.; Demirdoven, N.; Tokmakoff, A. Phys. Rev. Lett. 2001, 86, 2154
53. Finkelstein, I. J.; McClain, B. L.; Fayer, M. D. J. Chem. Phys. 2004, 121, 877
54. Bai, Y. S.; Fayer, M. D. Phys. Rev. B. 1989, 39, 11066
55. Kwak, K.; Rosenfeld, D. E.; Fayer, M. D. J. Chem. Phys. 2008, 128, 204505
56. Asbury, J. B.; Steinel, T.; Kwak, K.; Corcelli, S. A.; Lawrence, C. P.; Skinner, J. L.; Fayer, M. D. J. Chem. Phys. 2004, 121, 12431
57. Woutersen, S.; Pfister, R.; Hamm, P.; Mu, Y.; Kosov, D. S.; Stock, G. J. Chem. Phys. 2002, 117, 6833
58. Massari, A. M.; Finkelstein, I. J.; Fayer, M. D. J. Am. Chem. Soc. 2006, 128, 3990
59. Merchant, K. A.; Thompson, D. E.; Xu, Q.-H.; Williams, R. B.; Loring, R. F.; Fayer, M. D. Biophys. J. 2002, 82, 3277
60. Finkelstein, I. J.; Massari, A. M.; Fayer, M. D. Biophys. J. 2007, 92, 3652
61. Rector, K. D.; Jiang, J.; Berg, M.; Fayer, M. D. J. Phys. Chem. B 2001, 105, 1081
62. Onuchic, J. N.; LutheySchulten, Z.; Wolynes, P. G. Annu. Rev. Phys. Chem. 1997, 48, 545