Protein conformation-controlled rebinding barrier of NO and its binding trajectories in myoglobin and hemoglobin at room temperature

Journal of Physical Chemistry B

Volumn 116, Issue 20, 2012, Pages 5819-5830

  Kim, Seongheun ^a   Lim, Manho ^a  

^a Pusan National University   (South Korea)

Author keywords

[No Author keywords available]

Indexed keywords

AMIDES; GLYCEROL; HEMOGLOBIN; PROTEINS; SOLVENTS;

CONFORMATIONAL RELAXATION; EXCITATION PULSE; FEMTOSECONDS; INVERSE CORRELATION; KINETIC MODELS; NO DISSOCIATION; REBINDING KINETICS; ROOM TEMPERATURE; SOLUTION VISCOSITY; SOLVENT VISCOSITY; TIME-DEPENDENT; TIME-RESOLVED; VISCOUS SOLUTION;

KINETICS;

EID: 84862295476     PISSN: 15206106     EISSN: 15205207     Source Type: Journal    
DOI: 10.1021/jp300176q     Document Type: Article

References (94)

1. Austin, R. H.; Beeson, K. W.; Eisenstein, L.; Frauenfelder, H.; Gunsalus, I. C. Biochemistry 1975, 14, 5355.
2. Chernoff, D. A.; Hochstrasser, R. M.; Steele, A. W. Proc. Natl. Acad. Sci. U. S. A. 1980, 77, 5606.
3. Henry, E. R.; Sommer, J. H.; Hofrichter, J.; Eaton, W. A. J. Mol. Biol. 1983, 166, 443.
4. Pin, S.; Valat, P.; Tourbez, H.; Alpert, B. Chem. Phys. Lett. 1986, 128, 79.
5. Ansari, A.; Berendzen, J.; Braunstein, D. K.; Cowen, B. R.; Frauenfelder, H.; Hong, M. K.; Iben, I. E. T.; Johnson, J. B.; Ormos, P.; et al. Biophys. Chem. 1987, 26, 337.
6. Petrich, J. W.; Poyart, C.; Martin, J. L. Biochemistry 1988, 27, 4049.
7. Findsen, E. W.; Ondrias, M. R. Photochem. Photobiol. 1990, 51, 741.
8. Springer, B. A.; Sligar, S. G.; Olson, J. S.; Phillips, G. N., Jr. Chem. Rev. 1994, 94, 699.
9. Henry, E. R.; Jones, C. M.; Hofrichter, J.; Eaton, W. A. Biochemistry 1997, 36, 6511.
10. Case, D. A.; Karplus, M. J. Mol. Biol. 1979, 132, 343.
11. Petrich, J. W.; Lambry, J. C.; Kuczera, K.; Karplus, M.; Poyart, C.; Martin, J. L. Biochemistry 1991, 30, 3975.
12. Shreve, A. P.; Franzen, S.; Simpson, M. C.; Dyer, R. B. J. Phys. Chem. B 1999, 103, 7969.
13. Kim, S.; Jin, G.; Lim, M. J. Phys. Chem. B 2004, 108, 20366.
14. Kim, S.; Lim, M. J. Am. Chem. Soc. 2005, 127, 8908.
15. Jongeward, K. A.; Magde, D.; Taube, D. J.; Marsters, J. C.; Traylor, T. G.; Sharma, V. S. J. Am. Chem. Soc. 1988, 110, 380.
16. Gibson, Q. H.; Regan, R.; Elber, R.; Olson, J. S.; Carver, T. E. J. Biol. Chem. 1992, 267, 22022.
17. Petrich, J. W.; Lambry, J. C.; Balasubramanian, S.; Lambright, D. G.; Boxer, S. G.; Martin, J. L. J. Mol. Biol. 1994, 238, 437.
18. Walda, K. N.; Liu, X. Y.; Sharma, V. S.; Magde, D. Biochemistry 1994, 33, 2198.
19. Schaad, O.; Zhou, H. X.; Szabo, A.; Eaton, W. A.; Henry, E. R. Nat. Struct. Biol. 1993, 90, 9547.
20. Agmon, N.; Hopfield, J. J. J. Chem. Phys. 1983, 79, 2042.
21. Srajer, V.; Reinisch, L.; Champion, P. M. J. Am. Chem. Soc. 1988, 110, 6656.
22. Steinbach, P. J.; Ansari, A.; Berendzen, J.; Braunstein, D.; Chu, K.; Cowen, B. R.; Ehrenstein, D.; Frauenfelder, H.; Johnson, J. B.; et al. Biochemistry 1991, 30, 3988.
23. Ikeda-Saito, M.; Dou, Y.; Yonetani, T.; Olson, J. S.; Li, T.; Regan, R.; Gibson, Q. H. J. Biol. Chem. 1993, 268, 6855.
24. Kholodenko, Y.; Gooding, E. A.; Dou, Y.; Ikeda-Saito, M.; Hochstrasser, R. M. Biochemistry 1999, 38, 5918.
25. Meuwly, M.; Becker, O. M.; Stote, R.; Karplus, M. Biophys. Chem. 2002, 98, 183.
26. Tian, W. D.; Sage, J. T.; Srajer, V.; Champion, P. M. Phys. Rev. Lett. 1992, 68, 408.
27. Lambright, D. G.; Balasubramanian, S.; Boxer, S. G. Biochemistry 1993, 32, 10116.
28. Ionascu, D.; Gruia, F.; Ye, X.; Yu, A.; Rosca, F.; Beck, C.; Demidov, A.; Olson, J. S.; Champion, P. M. J. Am. Chem. Soc. 2005, 127, 16921.
29. Lim, M.; Jackson, T. A.; Anfinrud, P. A. J. Chem. Phys. 1995, 102, 4355.
30. Tilton, R. F., Jr.; Kuntz, I. D., Jr.; Petsko, G. A. Biochemistry 1984, 23, 2849.
31. Szabo, A. Proc. Natl. Acad. Sci. U. S. A. 1978, 75, 2108.
32. Jackson, T. A.; Lim, M.; Anfinrud, P. A. Chem. Phys. 1994, 180, 131.
33. Causgrove, T. P.; Dyer, R. B. Biochemistry 1993, 32, 11985.
34. Causgrove, T. P.; Dyer, R. B. J. Phys. Chem. 1996, 100, 3273.
35. Kim, S.; Jin, G.; Lim, M. Bull. Korean Chem. Soc. 2003, 24, 1470.
36. Perutz, M. F.; Mathews, F. S. J. Mol. Biol. 1966, 21, 199.
37. Takano, T. J. Mol. Biol. 1977, 110, 569.
38. Lim, M.; Wolford, M. F.; Hamm, P.; Hochstrasser, R. M. Chem. Phys. Lett. 1998, 290, 355.
39. Hamm, P.; Lim, M.; Hochstrasser, R. M. J. Phys. Chem. B 1998, 102, 6123.
40. Hamm, P.; Kaindl, R. A.; Stenger, J. Opt. Lett. 2000, 25, 1798.
41. Lim, M. Bull. Korean Chem. Soc. 2002, 23, 865.
42. Moller, J. K. S.; Skibsted, L. H. Chem. Rev. 2002, 102, 1167.
43. Hamm, P. Chem. Phys. 1995, 200, 415.
44. Wynne, K.; Hochstrasser, R. M. Chem. Phys. 1995, 193, 211.
45. Dong, A.; Huang, P.; Caughey, W. S. Biochemistry 1990, 29, 3303.
46. Dousseau, F.; Pezolet, M. Biochemistry 1990, 29, 8771.
47. Kim, S.; Park, J.; Lee, T.; Lim, M. Manuscript in preparation.
48. Nienhaus, K.; Palladino, P.; Nienhaus, G. U. Biochemistry 2008, 47, 935.
49. Bevington, P. R. Data Reduction and Error Analysis for the Physical Sciences; McGraw-Hill Book Co.: New York, 1969.
50. Mourant, J. R.; Braunstein, D. P.; Chu, K.; Frauenfelder, H.; Nienhaus, G. U.; Ormos, P.; Young, R. D. Biophys. J. 1993, 65, 1496.
51. Lim, M.; Jackson, T. A.; Anfinrud, P. A. Nat. Struct. Biol. 1997, 4, 209.
52. Olson, J. S.; Phillips, G. N., Jr. J. Biol. Chem. 1996, 271, 17593.
53. Ye, X.; Demidov, A.; Champion, P. M. J. Am. Chem. Soc. 2002, 124, 5914.
54. Kim, S.; Lim, M. Bull. Korean Chem. Soc. 2006, 27, 1825.
55. Brooks, C. L., III; Karplus, M.; Petitt, B. M. Proteins: A Theoretical Perspective of Dynamics, Structure and Thermodynamics; John Wiley & Sons: New York, 1988.
56. Wang, Y.; Baskin, J. S.; Xia, T.; Zewail, A. H. Proc. Natl. Acad. Sci. U. S. A. 2004, 101, 18000.
57. Kuczera, K.; Lambry, J. C.; Martin, J. L.; Karplus, M. Proc. Natl. Acad. Sci. U. S. A. 1993, 90, 5805.
58. Lim, M.; Jackson, T. A.; Anfinrud, P. A. Proc. Natl. Acad. Sci. U. S. A. 1993, 90, 5801.
59. Adachi, S.-i.; Park, S.-Y.; Tame, J. R. H.; Shiro, Y.; Shibayama, N. Proc. Natl. Acad. Sci. U. S. A. 2003, 100, 7039.
60. Eaton, W. A.; Henry, E. R.; Hofrichter, J.; Mozzarelli, A. Nat. Struct. Biol. 1999, 6, 351.
61. Negrerie, M.; Bouzhir, L.; Martin, J.-L.; Liebl, U. J. Biol. Chem. 2001, 276, 46815.
62. Franzen, S.; Lambry, J. C.; Bohn, B.; Poyart, C.; Martin, J. L. Nat. Struct. Biol. 1994, 1, 230.
63. Franzen, S.; Bohn, B.; Poyart, C.; DePillis, G.; Boxer, S. G.; Martin, J.-L. J. Biol. Chem. 1995, 270, 1718.
64. Duprat, A. F.; Traylor, T. G.; Wu, G. Z.; Coletta, M.; Sharma, V. S.; Walda, K. N.; Magde, D. Biochemistry 1995, 34, 2634.
65. Kundu, S.; Snyder, B.; Das, K.; Chowdhury, P.; Park, J.; Petrich, J. W.; Hargrove, M. S. Proteins: Struct., Funct., Genet. 2002, 46, 268.
66. Franzen, S. Proc. Natl. Acad. Sci. U. S. A. 2002, 99, 16754.
67. 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.
68. 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.
69. Carlson, M. L.; Regan, R.; Elber, R.; Li, H.; Phillips, G. N., Jr.; Olson, J. S.; Gibson, Q. H. Biochemistry 1994, 33, 10597.
70. Quillin, M. L.; Li, T.; Olson, J. S.; Phillips, G. N., Jr.; Dou, Y.; Ikeda-Saito, M.; Regan, R.; Carlson, M.; Gibson, Q. H.; et al. J. Mol. Biol. 1995, 245, 416.
71. Nienhaus, K.; Deng, P.; Kriegl, J. M.; Nienhaus, G. U. Biochemistry 2003, 42, 9647.
72. Nienhaus, K.; Deng, P.; Olson, J. S.; Warren, J. J.; Nienhaus, G. U. J. Biol. Chem. 2003, 278, 42532.
73. 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.
74. Hummer, G.; Schotte, F.; Anfinrud, P. A. Proc. Natl. Acad. Sci. U. S. A. 2004, 101, 15330.
75. Schotte, F.; Soman, J.; Olson, J. S.; Wulff, M.; Anfinrud, P. A. J. Struct. Biol. 2004, 147, 235.
76. Schmidt, M.; Nienhaus, K.; Pahl, R.; Krasselt, A.; Anderson, S.; Parak, F.; Nienhaus, G. U.; Srajer, V. Proc. Natl. Acad. Sci. U. S. A. 2005, 102, 11704.
77. Nienhaus, K.; Nienhaus, G. U. Biochim. Biophys. Acta, Proteins Proteomics 2011, 1814, 1030.
78. Miller, L. M.; Pedraza, A. J.; Chance, M. R. Biochemistry 1997, 36, 12199.
79. Nutt, D. R.; Meuwly, M. ChemPhysChem 2004, 5, 1710.
80. Nutt, D. R.; Meuwly, M. Biophys. J. 2006, 90, 1191.
81. Herzberg, G. Molecular Spectra and Molecular Structure: Spectra of Diatomic Molecules; Van Nostrand Reinhold: New York, 1950.
82. Bhatia, S. C.; Hall, J. H. J. Phys. Chem. 1980, 84, 3255.
83. Frei, H.; Pimentel, G. C. J. Phys. Chem. 1981, 85, 3355.
84. Henry, E. R.; Eaton, W. A.; Hochstrasser, R. M. Proc. Natl. Acad. Sci. U. S. A. 1986, 83, 8982.
85. Lingle, R., Jr.; Xu, X.; Zhu, H.; Yu, S. C.; Hopkins, J. B. J. Phys. Chem. 1991, 95, 9320.
86. Lim, M.; Jackson, T. A.; Anfinrud, P. A. J. Phys. Chem. 1996, 100, 12043.
87. Krim, L.; Alikhani, M. E. Chem. Phys. 1998, 237, 265.
88. Rensberger, K. J.; Blair, J. T.; Weinhold, F.; Crim, F. F. J. Chem. Phys. 1989, 91, 1688.
89. Chu, K.; Vojtchovsky, J.; McMahon, B. H.; Sweet, R. M.; Berendzen, J.; Schlichting, I. Nature 2000, 403, 921.
90. Lim, M.; Jackson, T. A.; Anfinrud, P. A. J. Am. Chem. Soc. 2004, 126, 7946.
91. Tilton, R. F., Jr.; Singh, U. C.; Weiner, S. J.; Connolly, M. L.; Kuntz, I. D., Jr.; Kollman, P. A.; Max, N.; Case, D. A. J. Mol. Biol. 1986, 192, 443.
92. Henry, E. R.; Levitt, M.; Eaton, W. A. Proc. Natl. Acad. Sci. U. S. A. 1985, 82, 2034.
93. Srajer, V.; Ren, Z.; Teng, T.-Y.; Schmidt, M.; Ursby, T.; Bourgeois, D.; Pradervand, C.; Schildkamp, W.; Wulff, M.; Moffat, K. Biochemistry 2001, 40, 13802.
94. Bourgeois, D.; Vallone, B.; Schotte, F.; Arcovito, A.; Miele, A. E.; Sciara, G.; Wulff, M.; Anfinrud, P.; Brunori, M. Proc. Natl. Acad. Sci. U. S. A. 2003, 100, 8704.