Direct observation of ligand rebinding pathways in hemoglobin using femtosecond mid-IR spectroscopy

Journal of Physical Chemistry B

Volumn 116, Issue 22, 2012, Pages 6346-6355

  Kim, Seongheun ^a   Park, Jaeheung ^a   Lee, Taegon ^a   Lim, Manho ^a  

^a Pusan National University   (South Korea)

Author keywords

[No Author keywords available]

Indexed keywords

HEMOGLOBIN; KINETICS; PORPHYRINS;

CONFORMATIONAL RELAXATION; FEMTOSECONDS; GAUSSIANS; HEME POCKETS; LIGAND REBINDING; MID-IR SPECTROSCOPY; REBINDING KINETICS; RED-SHIFTED; TIME DEPENDENCE; TIME-DEPENDENT; TIME-RESOLVED SPECTRA; TRANSIENT ABSORPTION SPECTRA; VIBRATIONALLY EXCITED;

SPECTROSCOPIC ANALYSIS;

EID: 84861901343     PISSN: 15206106     EISSN: 15205207     Source Type: Journal    
DOI: 10.1021/jp3026495     Document Type: Article

References (61)

1. Springer, B. A.; Sligar, S. G.; Olson, J. S.; Phillips, G. N., Jr. Chem. Rev. 1994, 94, 699-714
2. Austin, R. H.; Beeson, K. W.; Eisenstein, L.; Frauenfelder, H.; Gunsalus, I. C. Biochemistry 1975, 14, 5355-5373
3. Henry, E. R.; Sommer, J. H.; Hofrichter, J.; Eaton, W. A. J. Mol. Biol. 1983, 166, 443-451
4. Gibson, Q. H.; Regan, R.; Elber, R.; Olson, J. S.; Carver, T. E. J. Biol. Chem. 1992, 267, 22022-22034
5. Walda, K. N.; Liu, X. Y.; Sharma, V. S.; Magde, D. Biochemistry 1994, 33, 2198-2209
6. Petrich, J. W.; Lambry, J. C.; Balasubramanian, S.; Lambright, D. G.; Boxer, S. G.; Martin, J. L. J. Mol. Biol. 1994, 238, 437-444
7. Kim, S.; Jin, G.; Lim, M. J. Phys. Chem. B 2004, 108, 20366-20375
8. Kim, S.; Lim, M. J. Am. Chem. Soc. 2005, 127, 8908-8909
9. Petrich, J. W.; Lambry, J. C.; Kuczera, K.; Karplus, M.; Poyart, C.; Martin, J. L. Biochemistry 1991, 30, 3975-3987
10. Shreve, A. P.; Franzen, S.; Simpson, M. C.; Dyer, R. B. J. Phys. Chem. B 1999, 103, 7969-7975
11. Petrich, J. W.; Poyart, C.; Martin, J. L. Biochemistry 1988, 27, 4049-4060
12. Ikeda-Saito, M.; Dou, Y.; Yonetani, T.; Olson, J. S.; Li, T.; Regan, R.; Gibson, Q. H. J. Biol. Chem. 1993, 268, 6855-6857
13. Quillin, M. L.; Li, T.; Olson, J. S.; Phillips, G. N., Jr.; Dou, Y.; Ikeda-Saito, M.; Regan, R.; Carlson, M.; Gibson, Q. H. J. Mol. Biol. 1995, 245, 416-436
14. Kholodenko, Y.; Gooding, E. A.; Dou, Y.; Ikeda-Saito, M.; Hochstrasser, R. M. Biochemistry 1999, 38, 5918-5924
15. Ye, X.; Demidov, A.; Champion, P. M. J. Am. Chem. Soc. 2002, 124, 5914-5924
16. Carver, T. E.; Rohlfs, R. J.; Olson, J. S.; Gibson, Q. H.; Blackmore, R. S.; Springer, B. A.; Sligar, S. G. J. Biol. Chem. 1990, 265, 20007-20020
17. Carlson, M. L.; Regan, R.; Elber, R.; Li, H.; Phillips, G. N., Jr.; Olson, J. S.; Gibson, Q. H. Biochemistry 1994, 33, 10597-10606
18. Mourant, J. R.; Braunstein, D. P.; Chu, K.; Frauenfelder, H.; Nienhaus, G. U.; Ormos, P.; Young, R. D. Biophys. J. 1993, 65, 1496-1507
19. Ansari, A.; Berendzen, J.; Braunstein, D. K.; Cowen, B. R.; Frauenfelder, H.; Hong, M. K.; Iben, I. E. T.; Johnson, J. B.; Ormos, P. Biophys. Chem. 1987, 26, 337-355
20. Lim, M.; Jackson, T. A.; Anfinrud, P. A. J. Am. Chem. Soc. 2004, 126, 7946-7957
21. Moller, J. K. S.; Skibsted, L. H. Chem. Rev. 2002, 102, 1167-1178
22. Bredenbeck, J.; Hamm, P. Rev. Sci. Instrum. 2003, 74, 3188-3189
23. Gaussian 03: Frisch, M. J.; Trucks, G. W.; Schlegel, H. B.; Scuseria, G. E.; Robb, M. A.; Cheeseman, J. R.; Montgomery, J. A.;, Jr.; Vreven, T.; Kudin, K. N.; Burant, J. C. Gaussian, Inc., Wallingford, CT, 2004.
24. Wilson, E. B.; Decius, J. C.; Cross, P. C. Molecular Vibrations: The Theory of Infrared and Raman Vibrational Spectra; Dover: New York, 1955.
25. Alben, J. O.; Beece, D.; Bowne, S. F.; Doster, W.; Eisenstein, L.; Frauenfelder, H.; Good, D.; McDonald, J. D.; Marden, M. C. Proc. Natl. Acad. Sci. U. S. A. 1982, 79, 3744-3748
26. Cornelius, P. A.; Hochstrasser, R. M.; Steele, A. W. J. Mol. Biol. 1983, 163, 119-128
27. Rohlfs, R. J.; Olson, J. S.; Gibson, Q. H. J. Biol. Chem. 1988, 263, 1803-1813
28. Kruglik, S. G.; Yoo, B.-K.; Franzen, S.; Vos, M. H.; Martin, J.-L.; Negrerie, M. Proc. Natl. Acad. Sci. U. S. A. 2010, 107, 13678-13683
29. Venyaminov, S. Y.; Prendergast, F. G. Anal. Biochem. 1997, 248, 234-245
30. Kim, S.; Heo, J.; Lim, M. Bull. Korean Chem. Soc. 2005, 26, 151-156
31. Park, J.; Lee, T.; Lim, M. Manuscript in preparation, 2012.
32. Herzberg, G. Spectra of Diatomic Molecules; Van Nostrand Reinhold Ltd.: New York, 1950.
33. Causgrove, T. P.; Dyer, R. B. J. Phys. Chem. 1996, 100, 3273-3277
34. Kuczera, K.; Lambry, J. C.; Martin, J. L.; Karplus, M. Proc. Natl. Acad. Sci. U. S. A. 1993, 90, 5805-5807
35. Lim, M.; Jackson, T. A.; Anfinrud, P. A. Proc. Natl. Acad. Sci. U. S. A. 1993, 90, 5801-5804
36. Lim, M.; Jackson, T. A.; Anfinrud, P. A. Nat. Struct. Biol. 1997, 4, 209-214
37. Lim, M.; Jackson, T. A.; Anfinrud, P. A. J. Chem. Phys. 1995, 102, 4355-4366
38. Kriegl, J. M.; Nienhaus, K.; Deng, P.; Fuchs, J.; Nienhaus, G. U. Proc. Natl. Acad. Sci. U. S. A. 2003, 100, 7069-7074
39. Kim, S.; Lim, M. J. Am. Chem. Soc. 2005, 127, 5786-5787
40. Kim, S.; Lim, M. Bull. Korean Chem. Soc. 2006, 27, 1825-1831
41. Anfinrud, P. A.; Han, C.; Hochstrasser, R. M. Proc. Natl. Acad. Sci. U. S. A. 1989, 86, 8387-8391
42. Meuwly, M.; Becker, O. M.; Stote, R.; Karplus, M. Biophys. Chem. 2002, 98, 183-207
43. Nutt, D. R.; Meuwly, M. Biophys. J. 2006, 90, 1191-1201
44. Vitkup, D.; Petsko, G. A.; Karplus, M. Nat. Struct. Biol. 1997, 4, 202-208
45. Schotte, F.; Lim, M.; Jackson, T. A.; Smirnov, A. V.; Soman, J.; Olson, J. S.; Phillips, G. N., Jr.; Wulff, M.; Anfinrud, P. A. Science 2003, 300, 1944-1947
46. Schotte, F.; Soman, J.; Olson, J. S.; Wulff, M.; Anfinrud, P. A. J. Struct. Biol. 2004, 147, 235-246
47. Hummer, G.; Schotte, F.; Anfinrud, P. A. Proc. Natl. Acad. Sci. U. S. A. 2004, 101, 15330-15334
48. Schlichting, I.; Berendzen, J.; Phillips, G. N., Jr.; Sweet, R. M. Nature 1994, 371, 808-812
49. Teng, T. Y.; Srajer, V.; Moffat, K. Nat. Struct. Biol. 1994, 1, 701-705
50. Hartmann, H.; Zinser, S.; Komninos, P.; Schneider, R. T.; Nienhaus, G. U.; Parak, F. Proc. Natl. Acad. Sci. U. S. A. 1996, 93, 7013-7016
51. Teng, T.-Y.; Srajer, V.; Moffat, K. Biochemistry 1997, 36, 12087-12100
52. Brucker, E. A.; Olson, J. S.; Ikeda-Saito, M.; Phillips, G. N., Jr. Proteins: Struct., Funct., Genet. 1998, 30, 352-356
53. Miller, L. M.; Pedraza, A. J.; Chance, M. R. Biochemistry 1997, 36, 12199-12207
54. Nienhaus, K.; Palladino, P.; Nienhaus, G. U. Biochemistry 2008, 47, 935-948
55. Abadan, Y.; Chien, E. Y. T.; Chu, K.; Eng, C. D.; Nienhaus, G. U.; Sligar, S. G. Biophys. J. 1995, 68, 2497-2504
56. Henry, E. R.; Eaton, W. A.; Hochstrasser, R. M. Proc. Natl. Acad. Sci. U. S. A. 1986, 83, 8982-8986
57. Lingle, R., Jr.; Xu, X.; Zhu, H.; Yu, S. C.; Hopkins, J. B. J. Phys. Chem. 1991, 95, 9320-9331
58. Lim, M.; Jackson, T. A.; Anfinrud, P. A. J. Phys. Chem. 1996, 100, 12043-12051
59. Straub, J. E.; Karplus, M. Chem. Phys. 1991, 158, 221-248
60. Nutt, D. R.; Meuwly, M. ChemPhysChem 2004, 5, 1710-1718
61. Potter, W. T.; Hazzard, J. H.; Kawanishi, S.; Caughey, W. S. Biochem. Biophys. Res. Commun. 1983, 116, 719-725