Protein structural dynamics of photoactive yellow protein in solution revealed by pump-probe X-ray solution scattering

Journal of the American Chemical Society

Volumn 134, Issue 6, 2012, Pages 3145-3153

  Kim, Tae Wu ^a   Lee, Jae Hyuk ^a   Choi, Jungkweon ^a   Kim, Kyung Hwan ^a   Van Wilderen, Luuk J ^b   Guerin, Laurent ^c,d   Kim, Youngmin ^a   Jung, Yang Ouk ^a   Yang, Cheolhee ^a   Kim, Jeongho ^a   Wulff, Michael ^c   Van Thor, Jasper J ^b   Ihee, Hyotcherl ^a  

^a Korea Advanced Institute of Science and Technology (KAIST)   (South Korea)

^b IMPERIAL COLLEGE LONDON   (United Kingdom)

^c EUROPEAN SYNCHROTRON RADIATION FACILITY   (France)

^d UNIVERSITÉ DE RENNES 1   (France)

Author keywords

[No Author keywords available]

Indexed keywords

AQUEOUS ENVIRONMENT; BIOLOGICAL FUNCTIONS; CONFORMATIONAL CHANGE; CONFORMATIONAL TRANSITIONS; CRYSTALLINE PHASE; KINETIC MECHANISM; LIGHT STIMULI; MOLECULAR SHAPES; PHOTOACTIVE YELLOW PROTEINS; PHOTOCYCLES; PHOTORECEPTOR PROTEINS; PROTEIN VOLUME; PUMP-PROBE; SAMPLE ENVIRONMENT; SCATTERING CURVE; SIGNALING STATE; SOLUTION PHASE; SOLUTION PHASIS; STRUCTURAL CHANGE; STRUCTURAL CHARACTERIZATION; TIME CONSTANTS; TIME RANGE;

CRYSTALLINE MATERIALS; PROBES; REACTION RATES; SCATTERING; STRUCTURAL DYNAMICS; VISION; X RAY CRYSTALLOGRAPHY; X RAYS;

PROTEINS;

PHOTOACTIVE YELLOW PROTEIN;

ARTICLE; KINETICS; LIGHT; PHOTOCHEMISTRY; PHOTORECEPTOR; PROTEIN STRUCTURE; STRUCTURE ANALYSIS; X RAY CRYSTALLOGRAPHY;

BACTERIAL PROTEINS; CHEMISTRY; CRYSTALLOGRAPHY, X-RAY; KINETICS; LIGHT; MOLECULAR CONFORMATION; PHOTORECEPTORS, MICROBIAL; PRINCIPAL COMPONENT ANALYSIS; PROTEIN STRUCTURE, TERTIARY; SCATTERING, RADIATION; SOLUTIONS; SOLVENTS; X-RAYS;

EID: 84863168385     PISSN: 00027863     EISSN: 15205126     Source Type: Journal    
DOI: 10.1021/ja210435n     Document Type: Article

References (58)

1. Yeremenko, S.; van Stokkum, I. H. M.; Moffat, K.; Hellingwerf, K. J. Biophys. J. 2006, 90, 4224
2. Brudler, R.; Rammelsberg, R.; Woo, T. T.; Getzoff, E. D.; Gerwert, K. Nat. Struct. Biol. 2001, 8, 265
3. Chen, E.; Gensch, T.; Gross, A. B.; Hendriks, J.; Hellingwerf, K. J.; Kliger, D. S. Biochemistry 2003, 42, 2062
4. Terazima, M.; Hoshihara, Y.; Imamoto, Y.; Kataoka, M.; Tokunaga, F. Biophys. J. 2008, 94, 2187
5. Ihee, H.; Rajagopal, S.; Srajer, V.; Pahl, R.; Anderson, S.; Schmidt, M.; Schotte, F.; Anfinrud, P. A.; Wulff, M.; Moffat, K. Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 2005, 102, 7145
6. Ramachandran, P. L.; Lovett, J. E.; Carl, P. J.; Cammarata, M.; Lee, J. H.; Jung, Y. O.; Ihee, H.; Timmel, C. R.; van Thor, J. J. J. Am. Chem. Soc. 2011, 133, 9395
7. van Stokkum, I. H.; Gobets, B.; Gensch, T.; Mourik, F.; Hellingwerf, K. J.; Grondelle, R.; Kennis, J. T. Photochem. Photobiol. 2006, 82, 380
8. Vreede, J.; Crielaard, W.; Hellingwerf, K. J.; Bolhuis, P. G. Biophys. J. 2005, 88, 3525
9. Joshi, C. P.; Borucki, B.; Otto, H.; Meyer, T. E.; Cusanovich, M. A.; Heyn, M. P. Biochemistry 2005, 44, 656
10. Unno, M.; Kumauchi, M.; Hamada, N.; Tokunaga, F.; Yamauchi, S. J. Biol. Chem. 2004, 279, 23855
11. Itoh, K.; Sasai, M. Chem. Phys. 2004, 307, 121
12. Groot, M. L.; van Wilderen, L. J.; Larsen, D. S.; van der Horst, M. A.; van Stokkum, I. H.; Hellingwerf, K. J.; van Grondelle, R. Biochemistry 2003, 42, 10054
13. Sasaki, J.; Kumauchi, M.; Hamada, N.; Oka, T.; Tokunaga, F. Biochemistry 2002, 41, 1915
14. Imamoto, Y.; Kamikubo, H.; Harigai, M.; Shimizu, N.; Kataoka, M. Biochemistry 2002, 41, 13595
15. Hendriks, J.; Gensch, T.; Hviid, L.; van Der Horst, M. A.; Hellingwerf, K. J.; van Thor, J. J. Biophys. J. 2002, 82, 1632
16. Xie, A.; Kelemen, L.; Hendriks, J.; White, B. J.; Hellingwerf, K. J.; Hoff, W. D. Biochemistry 2001, 40, 1510
17. Ujj, L.; Devanathan, S.; Meyer, T. E.; Cusanovich, M. A.; Tollin, G.; Atkinson, G. H. Biophys. J. 1998, 75, 406
18. Rubinstenn, G.; Vuister, G. W.; Mulder, F. A.; Dux, P. E.; Boelens, R.; Hellingwerf, K. J.; Kaptein, R. Nat. Struct. Biol. 1998, 5, 568
19. Dux, P.; Rubinstenn, G.; Vuister, G. W.; Boelens, R.; Mulder, F. A.; Hard, K.; Hoff, W. D.; Kroon, A. R.; Crielaard, W.; Hellingwerf, K. J.; Kaptein, R. Biochemistry 1998, 37, 12689
20. Hoff, W. D.; van Stokkum, I. H.; van Ramesdonk, H. J.; van Brederode, M. E.; Brouwer, A. M.; Fitch, J. C.; Meyer, T. E.; van Grondelle, R.; Hellingwerf, K. J. Biophys. J. 1994, 67, 1691
21. Hoff, W. D.; Dux, P.; Hard, K.; Devreese, B.; Nugteren-Roodzant, I. M.; Crielaard, W.; Boelens, R.; Kaptein, R.; van Beeumen, J.; Hellingwerf, K. J. Biochemistry 1994, 33, 13959
22. Kennis, J. T.; Groot, M. L. Curr. Opin. Struct. Biol. 2007, 17, 623
23. Larsen, D. S.; van Stokkum, I. H.; Vengris, M.; van Der Horst, M. A.; de Weerd, F. L.; Hellingwerf, K. J.; van Grondelle, R. Biophys. J. 2004, 87, 1858
24. Hendriks, J.; Hellingwerf, K. J. J. Biol. Chem. 2009, 284, 5277
25. Takeshita, K.; Imamoto, Y.; Kataoka, M.; Mihara, K.; Tokunaga, F.; Terazima, M. Biophys. J. 2002, 83, 1567
26. Konuma, T.; Kimura, T.; Matsumoto, S.; Got, Y.; Fujisawa, T.; Fersht, A. R.; Takahashi, S. J. Mol. Biol. 2011, 405, 1284
27. Kathuria, S. V.; Guo, L.; Graceffa, R.; Barrea, R.; Nobrega, R. P.; Matthews, C. R.; Irving, T. C.; Bilsel, O. Biopolymers 2011, 95, 550
28. Roux, B.; Yang, S. C.; Blachowicz, L.; Makowski, L. Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 2010, 107, 15757
29. Roh, J. H.; Guo, L.; Kilburn, J. D.; Briber, R. M.; Irving, T.; Woodson, S. A. J. Am. Chem. Soc. 2010, 132, 10148
30. Zuo, X.; Wang, J.; Foster, T. R.; Schwieters, C. D.; Tiede, D. M.; Butcher, S. E.; Wang, Y. J. Am. Chem. Soc. 2008, 130, 3292
31. Forster, F.; Webb, B.; Krukenberg, K. A.; Tsuruta, H.; Agard, D. A.; Sali, A. J. Mol. Biol. 2008, 382, 1089
32. Akiyama, S.; Takahashi, S.; Kimura, T.; Ishimori, K.; Morishima, I.; Nishikawa, Y.; Fujisawa, T. Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 2002, 99, 1329
33. Doniach, S. Chem. Rev. 2001, 101, 1763
34. Hura, G. L.; Menon, A. L.; Hammel, M.; Rambo, R. P.; Poole, F. L.; Tsutakawa, S. E.; Jenney, F. E.; Classen, S.; Frankel, K. A.; Hopkins, R. C.; Yang, S. J.; Scott, J. W.; Dillard, B. D.; Adams, M. W. W.; Tainer, J. A. Nat. Methods 2009, 6, 606
35. Tsuruta, H.; Irving, T. Curr. Opin. Struct. Biol. 2008, 18, 601
36. Lamb, J. S.; Zoltowski, B. D.; Pabit, S. A.; Crane, B. R.; Pollack, L. J. Am. Chem. Soc. 2008, 130, 12226
37. Koch, M. H. J.; Vachette, P.; Svergun, D. I. Q. Rev. Biophys. 2003, 36, 147
38. Knapp, J. E.; Pahl, R.; Cohen, J.; Nichols, J. C.; Schulten, K.; Gibson, Q. H.; Srajer, V.; Royer, W. E., Jr. Structure 2009, 17, 1494
39. Schotte, F.; Lim, M. H.; Jackson, T. A.; Smirnov, A. V.; Soman, J.; Olson, J. S.; Phillips, G. N.; Wulff, M.; Anfinrud, P. A. Science 2003, 300, 1944
40. 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
41. Moffat, K. Chem. Rev. 2001, 101, 1569
42. Srajer, V.; Teng, T.; Ursby, T.; Pradervand, C.; Ren, Z.; Adachi, S.; Schildkamp, W.; Bourgeois, D.; Wulff, M.; Moffat, K. Science 1996, 274, 1726
43. Kort, R.; Ravelli, R. B.; Schotte, F.; Bourgeois, D.; Crielaard, W.; Hellingwerf, K. J.; Wulff, M. Photochem. Photobiol. 2003, 78, 131
44. Ng, K.; Getzoff, E. D.; Moffat, K. Biochemistry 1995, 34, 879
45. Bernard, C.; Houben, K.; Derix, N. M.; Marks, D.; van der Horst, M. A.; Hellingwerf, K. J.; Boelens, R.; Kaptein, R.; van Nuland, N. A. Structure 2005, 13, 953
46. Kim, K. H.; Oang, K. Y.; Kim, J.; Lee, J. H.; Kim, Y.; Ihee, H. Chem. Commun. 2011, 47, 289
47. Kim, J.; Kim, K. H.; Kim, J. G.; Kim, T. W.; Kim, Y.; Ihee, H. J. Phys. Chem. Lett. 2011, 2, 350
48. Cho, H. S.; Dashdorj, N.; Schotte, F.; Graber, T.; Henning, R.; Anfinrud, P. Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 2010, 107, 7281
49. Kim, T. K.; Lee, J. H.; Wulff, M.; Kong, Q.; Ihee, H. ChemPhysChem 2009, 10, 2915
50. Cammarata, M.; Levantino, M.; Schotte, F.; Anfinrud, P. A.; Ewald, F.; Choi, J.; Cupane, A.; Wulff, M.; Ihee, H. Nat. Methods 2008, 5, 881
51. Ihee, H.; Lorenc, M.; Kim, T. K.; Kong, Q. Y.; Cammarata, M.; Lee, J. H.; Bratos, S.; Wulff, M. Science 2005, 309, 1223
52. Ihee, H. Acc. Chem. Res. 2009, 42, 356
53. Svergun, D. I.; Barberato, C.; Koch, M. H. J. J. Appl. Crystallogr. 1995, 28, 768
54. Svergun, D. I. J. Appl. Crystallogr. 1992, 25, 495
55. Svergun, D. I. Biophys. J. 1999, 76, 2879
56. Volkov, V. V.; Svergun, D. I. J. Appl. Crystallogr. 2003, 36, 860
57. Zhang, F. J.; Skoda, M. W. A.; Jacobs, R. M. J.; Martin, R. A.; Martin, C. M.; Schreiber, F. J. Phys. Chem. B 2007, 111, 251
58. Ianeselli, L.; Zhang, F. J.; Skoda, M. W. A.; Jacobs, R. M. J.; Martin, R. A.; Callow, S.; Prevost, S.; Schreiber, F. J. Phys. Chem. B 2010, 114, 3776