Heme reactivity is uncoupled from quaternary structure in gel-encapsulated hemoglobin: A resonance Raman spectroscopic study

Journal of the American Chemical Society

Volumn 134, Issue 7, 2012, Pages 3461-3471

  Jones, Eric M ^a   Balakrishnan, Gurusamy ^a   Spiro, Thomas G ^a  

^a UNIVERSITY OF WASHINGTON   (United States)

Author keywords

[No Author keywords available]

Indexed keywords

CONFORMATIONAL CHANGE; DEOXYGENATIONS; INTERHELICAL CONTACTS; PROTEIN MOTION; QUATERNARY STRUCTURE; RESONANCE RAMAN; RESONANCE RAMAN SPECTROSCOPY; STRETCHING VIBRATIONS; TERTIARY STRUCTURES; TWO-STATE;

AMINO ACIDS; HEMOGLOBIN; LASER EXCITATION; PORPHYRINS; PROBES; RAMAN SPECTROSCOPY; SILICA GEL; SPECTROSCOPIC ANALYSIS; STRETCHING;

GELS;

GEL ENCAPSULATED HEMOGLOBIN; HEME; HEMOGLOBIN; HISTIDINE; UNCLASSIFIED DRUG;

ARTICLE; BINDING AFFINITY; CONFORMATIONAL TRANSITION; ENCAPSULATION; GEL; MOLECULAR EVOLUTION; MOLECULAR PROBE; PROTEIN QUATERNARY STRUCTURE; PROTEIN TERTIARY STRUCTURE; RAMAN SPECTROMETRY; VIBRATION;

CARBON MONOXIDE; HEME; HEMOGLOBIN A; HUMANS; IMMOBILIZED PROTEINS; MODELS, MOLECULAR; PROTEIN STRUCTURE, TERTIARY; SPECTRUM ANALYSIS, RAMAN;

EID: 84857386435     PISSN: 00027863     EISSN: 15205126     Source Type: Journal    
DOI: 10.1021/ja210126j     Document Type: Article

References (78)

1. Monod, J.; Wyman, J.; Changeux, J. P. L J. Mol. Biol. 1965, 12, 88-118
2. Fermi, G.; Perutz, M. F.; Shaanan, B.; Fourme, R. J. Mol. Biol. 1984, 175, 159-174
3. Perutz, M. F.; Muirhead, H.; Cox, J. M.; Goaman, L. C. G. Nature 1968, 219, 131-139
4. Baldwin, J.; Chothia, C. J. Mol. Biol. 1979, 129, 175-200
5. Perutz, M. F.; Fermi, G.; Luisi, B.; Shaanan, B.; Liddington, R. C. Acc. Chem. Res. 1987, 20, 309-321
6. Perutz, M. F. L. Annu. Rev. Physiol. 1990, 52, 1-25
7. Safo, M. K.; Abraham, D. J. Biochemistry 2005, 44, 8347-8359 and references therein
8. Lukin, J. A.; Ho, C. Chem. Rev. 2004, 104, 1219-1230
9. Lukin, J. A.; Kontaxis, G.; Simplaceanu, V.; Yuan, Y.; Bax, A.; Ho, C. Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 2003, 100, 517-520
10. Shulman, R. G. IUBMB Life 2001, 51, 351-357
11. Song, X. J.; Yuan, Y.; Simplaceanu, V.; Sahu, S. C.; Ho, N. T.; Ho, C. Biochemistry 2007, 46, 6795-6803
12. Eaton, W. A.; Henry, E. R.; Hofrichter, J.; Bettati, S.; Viappiani, C.; Mozzarelli, A. IUBMB Life 2007, 59, 586-599
13. Henry, E. R.; Bettati, S.; Hofrichter, J.; Eaton, W. A. Biophys. Chem. 2002, 98, 149-164
14. Lee, A. W. M.; Karplus, M. Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 1983, 80, 7055-7059
15. Yonetani, T.; Park, S.; Tsuneshige, A.; Imai, K.; Kanaori, K. J. Biol. Chem. 2002, 277, 34508-34520
16. Balakrishnan, G.; Case, M. A.; Pevsner, A.; Zhao, X.; Tengroth, C.; McLendon, G. L.; Spiro, T. G. J. Mol. Biol. 2004, 340, 843-856
17. Friedman, J. M.; Rousseau, D. L.; Ondrias, M. R. Annu. Rev. Phys. Chem. 1982, 33, 471-491
18. Goldbeck, R. A.; Paquette, S. J.; Bjorling, S. C.; Kliger, D. S. L. Biochemistry 1996, 35, 8628-8639
19. Hofrichter, J.; Sommer, J. H.; Henry, E. R.; Eaton, W. A. Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 1983, 80, 2235-2239
20. Jayaraman, V.; Rodgers, K. R.; Mukerji, I.; Spiro, T. G. Science 1995, 269, 1843-1848
21. Sawicki, C. A.; Gibson, Q. H. J. Biol. Chem. 1976, 251, 1533-1542
22. Chakrapani, S.; Auerbach, A. Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 2005, 102, 87-92
23. Goldbeck, R. A.; Esquerra, R. M.; Kliger, D. S. J. Am. Chem. Soc. 2002, 124, 7646-7647
24. Jones, C. M.; Ansari, A.; Henry, E. R.; Christoph, G. W.; Hofrichter, J.; Eaton, W. A. Biochemistry 1992, 31, 6692-6702
25. Rodgers, K. R.; Su, C.; Subramaniam, S.; Spiro, T. G. J. Am. Chem. Soc. 1992, 114, 3697-3709
26. Schiro, G.; Cammarata, M.; Levantino, M.; Cupane, A. Biophys. Chem. 2005, 114, 27-33
27. Cammarata, M.; Levantino, M.; Wulff, M.; Cupane, A. J. Mol. Biol. 2010, 400, 951-962
28. Spiro, T. G.; Balakrishnan, G. J. Mol. Biol. 2010, 400, 949-950
29. Fischer, S.; Olsen, K. W.; Nam, K.; Karplus, M. Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 2011, 108, 5608-5613
30. Fischer, S.; Karplus, M. Chem. Phys. Lett. 1992, 194, 252-261
31. Viappiani, C.; Bettati, S.; Bruno, S.; Ronda, L.; Abbruzzetti, S.; Mozzarelli, A.; Eaton, W. A. L. Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 2004, 101, 14414-14419
32. Shibayama, N.; Saigo, S. J. Am. Chem. Soc. 1999, 121, 444-445
33. Samuni, U.; Roche, C. J.; Dantsker, D.; Juszczak, L. J.; Friedman, J. M. Biochemistry 2006, 45, 2820-2835
34. Samuni, U.; Juszczak, L.; Dantsker, D.; Khan, I.; Friedman, A. J.; Perez-Gonzalez-De-Apodaca, J.; Bruno, S.; Hui, H. L.; Colby, J. E.; Karasik, E.; Kwiatkowski, L. D.; Mozzarelli, A.; Noble, R.; Friedman, J. M. Biochemistry 2003, 42, 8272-8288
35. Samuni, U.; Dantsker, D.; Juszczak, L. J.; Bettati, S.; Ronda, L.; Mozzarelli, A.; Friedman, J. M. Biochemistry 2004, 43, 13674-13682
36. Khan, I.; Shannon, C. F.; Dantsker, D.; Friedman, A. J.; Perez-Gonzalez-de-Apodaca, J.; Friedman, J. M. Biochemistry 2000, 39, 16099-16109
37. Juszczak, L. J.; Friedman, J. M. J. Biol. Chem. 1999, 274, 30357-30360
38. Riggs, A. Methods Enzymol. 1981, 76, 5-29
39. Antonini, E.; Brunori, M. Hemoglobin and myoglobin in their reactions with ligands [by] Eraldo Antonini and Maurizio Brunori; North-Holland Pub. Co.: Amsterdam, 1971.
40. Friedman, J. M.; Lyons, K. B. Nature 1980, 284, 570-572
41. Zhao, X. J.; Chen, R. P.; Tengroth, C.; Spiro, T. G. Appl. Spectrosc. 1999, 53, 1200-1205
42. CRC handbook of chemistry and physics: a ready-reference book of chemical and physical data, 86 th ed.; Lide, D. R., Ed.; CRC Press: Boca Raton, 2005.
43. Beechem, J. M.; Haas, E. Biophys. J. 1989, 55, 1225-1236
44. Spiro, T. G.; Strekas, T. C. J. Am. Chem. Soc. 1974, 96, 338-345
45. Spiro, T. G.; Li, X. Y. In Biological Application of Raman Spectroscopy; Spiro, T. G., Ed.; John Wiley & Sons: 1987; Vol. 3, pp 1-37.
46. Kitagawa, T.; Nagai, K.; Tsubaki, M. FEBS Lett. 1979, 104, 376-378
47. Walters, M. A.; Spiro, T. G. Biochemistry 1982, 21, 6989-6995
48. Ondrias, M. R.; Rousseau, D. L.; Shelnutt, J. A.; Simon, S. R. Biochemistry 1982, 21, 3428-3437
49. Friedman, J. M.; Scott, T. W.; Stepnoski, R. A.; Ikedasaito, M.; Yonetani, T. J. Biol. Chem. 1983, 258, 564-572
50. Kitagawa, T. Prog. Biophys. Mol. Biol. 1992, 58, 1-18
51. Austin, J. C.; Rodgers, K. R.; Spiro, T. G. In Biomolecular Spectroscopy Part A; Clark, R. J. H.; Hester, R. E., Eds.; John Wiley & Sons Ltd: 1993; pp 55-127.
52. Asher, S. A. Annu. Rev. Phys. Chem. 1988, 39, 537-588
53. Balakrishnan, G.; Tsai, C. H.; Wu, Q.; Case, M. A.; Pevsner, A.; McLendon, G. L.; Ho, C.; Spiro, T. G. J. Mol. Biol. 2004, 340, 857-868
54. Hu, X. H.; Spiro, T. G. Biochemistry 1997, 36, 15701-15712
55. Kneipp, J.; Balakrishnan, G.; Spiro, T. G. J. Phys. Chem. B 2004, 108, 15919-15927
56. Nagatomo, S.; Nagai, M.; Kitagawa, T. J. Am. Chem. Soc. 2011, 133, 10101-10110
57. Das, T. K.; Khan, I.; Rousseau, D. L.; Friedman, J. M. L. Biospectroscopy 1999, 5, S64-S70
58. Wang, D. J.; Zhao, X. J.; Shen, T. J.; Ho, C.; Spiro, T. G. J. Am. Chem. Soc. 1999, 121, 11197-11203
59. Kneipp, J.; Balakrishnan, G.; Chen, R. P.; Shen, T. J.; Sahu, S. C.; Ho, N. T.; Giovannelli, J. L.; Simplaceanu, V.; Ho, C.; Spiro, T. G. J. Mol. Biol. 2006, 356, 335-353
60. Rodgers, K. R.; Spiro, T. G. Science 1994, 265, 1697-1699
61. Guallar, V.; Jarzecki, A. A.; Friesner, R. A.; Spiro, T. G. J. Am. Chem. Soc. 2006, 128, 5427-5435
62. Kachalova, G. S.; Popov, A. N.; Bartunik, H. D. Science 1999, 284, 473-476
63. Sato, A.; Gao, Y.; Kitagawa, T.; Mizutani, Y. Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 2007, 104, 9627-9632
64. Zhao, X. J.; Chen, R. P.; Raj, V.; Spiro, T. G. Biopolymers 2001, 62, 158-162
65. Spiro, T. G.; Wasbotten, I. H. J. Inorg. Biochem. 2005, 99, 34-44
66. Ronda, L.; Abbruzzetti, S.; Bruno, S.; Bettati, S.; Mozzarelli, A.; Viappiani, C. J. Phys. Chem. B 2008, 112, 12790-12794
67. Xu, C. L.; Ibrahim, M.; Spiro, T. G. Biochemistry 2008, 47, 2379-2387
68. Balakrishnan, G.; Zhao, X.; Podstawska, E.; Proniewicz, L. M.; Kincaid, J. R.; Spiro, T. G. Biochemistry 2009, 48, 3120-3126
69. Matsukawa, S.; Mawatari, K.; Yoneyama, Y.; Kitagawa, T. J. Am. Chem. Soc. 1985, 107, 1108-1113
70. Friedman, J. M.; Scott, T. W.; Fisanick, G. J.; Simon, S. R.; Findsen, E. W.; Ondrias, M. R.; Macdonald, V. W. Science 1985, 229, 187-190
71. Scherlis, D. A.; Marti, M. A.; Ordejon, P.; Estrin, D. A. In. J. Quant. Chem. 2002, 90, 1505-1514
72. Nagai, K.; Kitagawa, T. Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 1980, 77, 2033-2037
73. Balakrishnan, G.; Ibrahim, M.; Mak, P. J.; Hata, J.; Kincaid, J. R.; Spiro, T. G. J. Biol. Inorg. Chem. 2009, 14, 741-750
74. Gelin, B. R.; Lee, A. W. M.; Karplus, M. J. Mol. Biol. 1983, 171, 489-559
75. Adachi, S.; Park, S. Y.; Tame, J. R. H.; Shiro, Y.; Shibayama, N. Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 2003, 100, 7039-7044
76. Kavanaugh, J. S.; Rogers, P. H.; Arnone, A. Biochemistry 2005, 44, 6101-6121
77. Peterson, E. S.; Shinder, R.; Khan, I.; Juczszak, L.; Wang, J. Q.; Manjula, B.; Acharya, S. A.; Bonaventura, C.; Friedman, J. M. Biochemistry 2004, 43, 4832-4843
78. Song, X. J.; Simplaceanu, V.; Ho, N. T.; Ho, C. Biochemistry 2008, 47, 4907-4915