Evidence of coexistence of change of caged dynamics at T g and the dynamic transition at T d in solvated proteins

Journal of Physical Chemistry B

Volumn 116, Issue 6, 2012, Pages 1745-1757

  Capaccioli, S ^a,b   Ngai, K L ^a   Ancherbak, S ^b   Paciaroni, A ^c  

^a AREA DELLA RICERCA   (Italy)

^b UNIVERSITY OF PISA   (Italy)

^c UNIVERSITY OF PERUGIA   (Italy)

Author keywords

[No Author keywords available]

Indexed keywords

DISPLACEMENT MEASUREMENT; DYNAMICS; GLASS; HYDRATION; MOLYBDENUM; NEUTRON SCATTERING; PROTEINS; SPECTROMETERS; SPECTROMETRY; TEMPERATURE DISTRIBUTION;

ANHARMONIC; AQUEOUS MIXTURES; DYNAMIC TRANSITIONS; GLASS-FORMING; GLASSFORMERS; INTERMOLECULAR POTENTIALS; LOW TEMPERATURES; MEAN SQUARE DISPLACEMENT; NEUTRON SCATTERING MEASUREMENTS; QUASI ELASTIC NEUTRON SCATTERING; SPECTROMETER RESOLUTIONS; SSBAUER SPECTROSCOPIES; TEMPERATURE DEPENDENCE;

GLASS TRANSITION;

EID: 84857331847     PISSN: 15206106     EISSN: 15205207     Source Type: Journal    
DOI: 10.1021/jp2057892     Document Type: Article

References (106)

1. Iben, I. E. T.; Braunstein, D.; Doster, W.; Frauenfelder, H.; Hong, M. K.; Johnson, J. B.; Luck, S.; Ormos, P.; Schulte, A.; Steinbach, P. J.; Xie, A. H.; Young, R. D. Phys. Rev. Lett. 1989, 62, 1916-1919
2. Parak, F.; Nienhaus, G. U. J. Non-Cryst. Solids 1999, 131-133, 362-368
3. Doster, W.; Cusack, S.; Petry, W. Nature 1989, 337, 754-756
4. Ringe, D.; Petsko, G. A. Biophys. Chem. 2003, 105, 667-680
5. Parak, F. G. Rep. Prog. Phys. 2003, 66, 103-129
6. Frauenfelder, H.; Chen, G.; Berendzen, J.; Fenimore, P. W.; Jansson, H.; McMahon, B. H.; Stroe, I. R.; Swenson, J.; Young, R. D. Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 2009, 106, 5129-5134
7. Doster, W. Biochim. Biophys. Acta 2010, 1804, 3-14
8. Sartor, G.; Mayer, E.; Johari, G. P. Biophys. J. 1994, 66, 249-258
9. Green, J. L.; Angell, C. A. J. Phys. Chem. 1989, 93, 2880-2882
10. Miyazaki, Y.; Matsuo, T.; Suga, H. J. Phys. Chem. B 2000, 104, 8044-8052
11. Kawai, K.; Suzuki, T.; Oguni, M. Biophys. J. 2006, 90, 3732-3738
12. Bellavia, G.; Cottone, G.; Giuffrida, S.; Cupane, A.; Cordone, L. J. Phys. Chem. B 2009, 113, 11543-11549
13. Morozov, V. N.; Gevorkian, S. G. Biopolymers 1985, 24, 1785-1799
14. Khodadadi, S.; Malkovskiy, A.; Kisliuk, A.; Sokolov, A. P. Biochim. Biophys. Acta, Proteins Proteomics 2010, 1804, 15-19
15. Parak, F.; Knapp, E. W.; Kucheida, D. J. Mol. Biol. 1982, 161, 177-194
16. Lichtenegger, H.; Doster, W.; Kleinert, T.; Birk, A.; Sepiol, B.; Vogl, G. Biophys. J. 1999, 76, 414-422
17. Doster, W.; Cusak, S.; Petry, W. Phys. Rev. Lett. 1990, 65, 1080-1083
18. Cordone, L.; Cottone, G.; Giuffrida, S.; Palazzo, G.; Venturoli, G.; Viappiani, C. Biochim. Biophys. Acta 2005, 1749, 252-281
19. Tsai, A. M.; Neumann, D. A.; Bell, L. N. Biophys. J. 2000, 79, 2728-2732
20. Paciaroni, A.; Cinelli, S.; Onori, G. Biophys. J. 2002, 83, 1157-1164
21. Fitter, J. Biophys. J. 1999, 76, 1034-1042
22. Cornicchi, E.; Capponi, S.; Marconi, M.; Onori, G.; Paciaroni, A. Philos. Mag. 2007, 87, 509-515
23. Paciaroni, A.; Orecchini, A.; Cornicchi, E.; Marconi, M.; Petrillo, C.; Haertlein, M.; Moulin, M.; Sacchetti, F. Philos. Mag. 2008, 88, 4071-4077
24. Zanotti, J.-M.; Gibrat, G.; Bellissent-Funel, M.-C. Phys. Chem. Chem. Phys. 2008, 10, 4865-4870
25. Wood, K.; Frolich, A.; Paciaroni, A.; Moulin, M.; Hartlein, M.; Zaccai, G.; Tobias, D. J.; Weik, M. J. Am. Chem. Soc. 2008, 130, 4586-4587
26. Gabel, F.; Bellissent-Funel, M.-C. Biophys. J. 2007, 2007, 4054-4063
27. Wood, K.; Caronna, C.; Fouquet, P.; Haussler, W.; Natali, F.; Ollivier, J.; Orecchini, A.; Plazanet, M.; Zaccai, G. Chem. Phys. 2008, 345, 305-314
28. Doster, W. J. Non-Cryst. Solids 2011, 357, 622-628
29. Doster, W.; Busch, S.; Gaspar, A. M.; Appavou, M.-S.; Wuttke, J.; Scheer, H. Phys. Rev. Lett. 2010, 104, 098101
30. Magazú, S.; Migliardo, F.; Benedetto, A.; Mondelli, C.; Gonzalez, M. A. J. Non-Cryst. Solids 2011, 357, 664-670
31. Schirò, G.; Sclafani, M.; Caronna, C.; Natali, F.; Plazanet, M.; Cupane, A. Chem. Phys. 2008, 345, 259-266
32. Khodadadi, S.; Pawlus, S.; Roh, J. H.; Sakai, V. G.; Mamontov, E.; Sokolov, A. P. J. Chem. Phys. 2008, 128, 195106
33. Jasnin, M.; Eijck, L.; van Koza, M. M.; Peters, J.; Laguri, C.; Lortat-Jacob, H.; Zaccai, G. Phys. Chem. Chem. Phys. 2010, 12, 3360-3363
34. Doster, W. Eur. Biophys. J. 2008, 37, 591-602
35. Parak, F.; Knapp, E. W. Proc. Natl. Acad. Sci. U. S. A. 1984, 81, 7088-7092
36. Parak, F.; Achterhold, K. J. Phys. Chem. Solids 2005, 66, 2257-2262
37. Frauenfelder, H.; Fenimore, P. W.; McMahon, B. H. Biophys. Chem. 2002, 98, 35-48
38. Fenimore, P. W.; Frauenfelder, H.; McMahon, B. H.; Young, B. Proc. Natl. Acad. Sci. U. S. A. 2004, 10, 14408-14412
39. Swenson, J.; Jansson, H.; Bergman, R. Phys. Rev. Lett. 2006, 96, 247802-247804
40. Khodadadi, S.; Pawlus, S.; Sokolov, A. P. J. Phys. Chem. B 2008, 112, 14273-14280
41. Ngai, K. L.; Capaccioli, S.; Shinyashiki, N. J. Phys. Chem. B 2008, 112, 3826-3832
42. Ngai, K. L.; Capaccioli, S.; Shahin Thayyil, M.; Shinyashiki, N. J. Therm. Anal. Calorim. 2010, 99, 123-138
43. Ngai, K. L.; Capaccioli, S.; Ancherbak, S.; Shinyashiki, N. Philos. Mag. 2011, 91, 1809-1835
44. Mezei, F.; Russina, M.; Chen, G.; Frauenfelder, H.; Fenimore, P. W.; Falus, P.; Farago, B. J. Phys. Conf. Ser. 2009, 177, 012011
45. Frauenfelder, H.; Mezei, F. Acta Crystallogr. 2010, D66, 1229-1231
46. Magazù, S.; Migliardo, F.; Benedetto, A. J. Phys. Chem. B 2011, 115, 7736-7743
47. Ngai, K. L. J. Non-Cryst. Solids 2000, 275, 7-51
48. Angell, C. A. J. Phys.: Condens. Matter 2000, 12, 6463
49. Buchenau, U.; Zorn, R. Europhys. Lett. 1992, 18, 523-528
50. Sokolov, A. P.; Kisliuk, A.; Novikov, V. N.; Ngai, K. L. Phys. Rev. B 2001, 63, 172204
51. Casalini, R.; Ngai, K. L. J. Non-Cryst. Solids 2001, 293-295, 318-326
52. Ngai, K. L.; Habasaki, J.; Leon, C.; Rivera, A. Z. Phys. Chem. 2005, 219, 47
53. Ngai, K. L. Relaxation and Diffusion in Complex Systems; Springer: New York, 2011.
54. Ngai, K. L. J. Phys.: Condens. Matter 2003, 15, S1107-S1125
55. Capaccioli, S.; Shahin Thayyil, M.; Ngai, K. L. J. Phys. Chem. B 2008, 112, 16035-16049
56. Johari, G. P.; Power, G.; Vij, J. K. J. Chem. Phys. 2002, 116, 5908
57. Power, G.; Johari, G. P.; Vij, J. K. J. Chem. Phys. 2003, 119, 435
58. Capaccioli, S.; Ngai, K. L.; Shinyashiki, N. J. Phys. Chem. B 2007, 111, 8197
59. Kudlik, A.; Benkhof, S.; Blochowicz, T.; Tschirwitz, C.; Rössler, E. J. Mol. Struct. 1999, 479, 201
60. Capaccioli, S.; Ngai, K. L.; Ancherbak, S.; Rolla, P. A.; Shinyashiki, N. J. Non-Cryst. Solids 2011, 357, 641-654
61. Shinyashiki, N.; Sudo, S.; Yagihara, S.; Spanoudakis, A.; Kyritsis, A.; Pissis, P. J. Phys.: Condens. Matter 2007, 19, 205113-205112
62. Ngai, K. L. Philos. Mag. 2004, 84, 1341-1353
63. Doster, W. Physica B 2006, 385-386, 831-834
64. Schirò, G.; Caronna, C.; Natali, F.; Cupane, A. J. Am. Chem. Soc. 2010, 132, 1371-1376
65. Krishnan, M.; Kurkal-Siebert, V.; Smith, J. C. J. Phys. Chem. B 2008, 112, 5522-5533
66. Roh, J. H.; Novikov, V. N.; Gregory, R. B.; Curtis, J. E.; Chowdhuri, Z.; Sokolov, A. P. Phys. Rev. Lett. 2005, 95, 038101
67. Wuttke, J.; Petry, W.; Goddens, G.; Fujara, F. Phys. Rev. E 1995, 52, 4026-4034
68. Niss, K.; Dalle-Ferrier, C.; Frick, B.; Russo, D.; Dyre, J.; Alba-Simionesco, C. Phys. Rev. E 2010, 82, 021508
69. Paciaroni, A.; Cornicchi, E.; De Francesco, A.; Marconi, M.; Onori, G. Eur. Biophys. J. 2006, 35, 591-599
70. Cornicchi, E.; Marconi, M.; Onori, G.; Paciaroni, A. Biophys. J. 2006, 91, 289-297
71. Di Bari, M.; Deriu, A.; Albanese, G.; Cavatorta, F. Chem. Phys. 2003, 292, 333-339
72. Di Bari, M.; Cavatorta, F.; Deriu, A.; Albanese, G. Biophys. J. 2001, 81, 1190-1194
73. Magazú, S.; Maisano, G.; Migliardo, F. J. Chem. Phys. 2004, 121, 8911-8915
74. Magazú, S.; Maisano, G.; Migliardo, F.; Mondelli, C. Biophys. J. 2004, 86, 3241-3249
75. Magazú, S.; Migliardo, F.; Mondelli, C.; Vadala, M. Carbohydr. Res. 2005, 340, 2796-2801
76. Wood, K.; Plazanet, M.; Gabel, F.; Kessler, B.; Oesterhelt, D.; Tobias, D. J.; Zaccai, G.; Weik, M. Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 2007, 104, 18049-18054
77. Wood, K.; Plazanet, M.; Gabel, F.; Kessler, B.; Oesterhelt, D.; Zaccai, G.; Weik, M. Eur. Biophys. J. 2008, 37, 619-26
78. Réat, V.; Patzelt, H.; Ferrand, M.; Pfister, C.; Oesterhelt, D.; Zaccai, G. Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 1998, 95, 4970-4975
79. Ngai, K. L.; Lunkenheimer, P.; Leon, C.; Schneider, U.; Brand, R.; Loidl, A. J. Chem. Phys. 2001, 115, 1405-1413
80. Lunkenheimer, P.; Kastner, S.; Köhler, M.; Loidl, A. Phys. Rev. E 2010, 81, 051504
81. Larsson, K. E. Phys. Rev. 1968, 167, 171
82. Champeney, D. C.; Woodhams, F. W. D. J. Phys. B: At. Mol. Phys. 1968, 1, 620
83. Rasmussen, D. H.; MacKenzie, A. P. J. Phys. Chem. 1971, 75, 967-973
84. Shinyashiki, N.; Yamamoto, W.; Yokoyama, A.; Yoshinari, T.; Yagihara, S.; Kita, R.; Ngai, K. L.; Capaccioli, S. J. Phys. Chem. B 2009, 113, 14448
85. Kisliuk, A.; Novikov, V. N.; Sokolov, A. P. J. Polym. Sci., Part B: Polym. Phys. 2002, 40, 201
86. Roh, J. H.; Curtis, J. E.; Azzam, S.; Novikov, V. N.; Peral, I.; Chowdhuri, Z.; Gregory, R. B.; Sokolov, A. P. Biophys. J. 2006, 91, 2573-88
87. Schirò, G.; Caronna, C.; Natali, F.; Cupane, A. Phys. Chem. Chem. Phys. 2010, 12, 10215-10220
88. Noel, T. R.; Parker, R.; Ring, S. G. Carbohydr. Res. 1996, 282, 193-206
89. Ancherbak, S.; Capaccioli, S.; Ngai, K. L., in preparation.
90. Kaminski, K.; Kaminska, E.; Paluch, M.; Ziolo, J.; Ngai, K. L. J. Phys. Chem. B 2006, 110, 25045-25049
91. Mashimo, S.; Miura, N.; Umehara, T. J. Chem. Phys. 1992, 97, 6759-6765
92. Fuchs, K.; Kaatze, U. J. Phys. Chem. B 2001, 105, 2036-2042
93. Tyagi, M.; Murthy, S. S. N. Carbohydr. Res. 2006, 341, 650-662
94. Moran, G. R.; Jeffrey, K. R.; Thomas, J. M.; Stevens, J. R. Carbohydr. Res. 2000, 328, 573-584
95. Weik, M.; Lehnert, U.; Zaccai, G. Biophys. J. 2005, 89, 3639-3646
96. Berntsen, P.; Bergman, R.; Jansson, H.; Weik, M.; Swenson, J. Biophys. J. 2005, 89, 3120-3128
97. Kessairi, K.; Capaccioli, S.; Prevosto, D.; Lucchesi, M.; Sharifi, S.; Rolla, P. A. J. Phys. Chem. B 2008, 112, 4470
98. Mierzwa, M.; Pawlus, S.; Paluch, M.; Kaminska, E.; Ngai, K. L. J. Chem. Phys. 2008, 128, 044512
99. Cerveny, S.; Alegra, A.; Colmenero, J. Phys. Rev. E 2008, 77, 031803
100. Sokolov, A. P.; Grimm, H.; Kahn, R. J. Chem. Phys. 1999, 110, 7053
101. Khodadadi, S.; Roh, J. H.; Kisliuk, A.; Mamontov, E.; Tyagi, M.; Woodson, S. A.; Briber, R. M.; Sokolov, A. P. Biophys. J. 2010, 98, 1321-1326
102. Cornicchi, E.; De Francesco, A.; Marconi, M.; Onori, G.; Paciaroni, A. Chem. Phys. 2008, 345, 219-223
103. Ngai, K. L.; Capaccioli, S.; Paciaroni, A. In preparation.
104. Götze, W.; Sperl, M. Phys. Rev. Lett. 2004, 92, 105701
105. Sperl, M. Phys. Rev. E 2006, 74, 011503
106. Caliskan, G.; Mechtani, D.; Roh, J. H.; Kisliuk, A.; Sokolov, A. P.; Azzam, S.; Cicerone, M. T.; Lin-Gibson, S.; Peral, I. J. Chem. Phys. 2004, 121, 1978-1983