Solutes perspective on how trimethylamine oxide, urea, and guanidine hydrochloride affect waters hydrogen bonding ability

Journal of Physical Chemistry B

Volumn 116, Issue 41, 2012, Pages 12473-12478

  Pazos, Ileana M ^a   Gai, Feng ^a  

^a UNIVERSITY OF PENNSYLVANIA   (United States)

Author keywords

[No Author keywords available]

Indexed keywords

CYANIDES; METABOLISM; PROBES; PROTEINS; STRETCHING; UREA;

COSOLVENTS; DIFFERENT EFFECTS; GUANIDINE HYDROCHLORIDE; INFRARED PROBES; PROTEIN DENATURANT; PROTEIN STABILITY; STRETCHING VIBRATIONS; THERMODYNAMIC EFFECT; TRIMETHYLAMINE OXIDE; UNDERLYING MECHANISM;

HYDROGEN BONDS;

GUANIDINE; METHYLAMINE; TRIMETHYLOXAMINE; UREA; WATER;

ARTICLE; CHEMISTRY; HYDROGEN BOND; THERMODYNAMICS;

GUANIDINE; HYDROGEN BONDING; METHYLAMINES; THERMODYNAMICS; UREA; WATER;

EID: 84867650799     PISSN: 15206106     EISSN: 15205207     Source Type: Journal    
DOI: 10.1021/jp307414s     Document Type: Article

References (100)

1. Tanford, C. J. Am. Chem. Soc. 1964, 86, 2050-2059
2. Tanford, C. Adv. Protein Chem. 1970, 24, 1-95
3. Anfinsen, C. B. Science 1973, 181, 223-230
4. Greene, R. F.; Pace, C. N. J. Biol. Chem. 1974, 249, 5388-5393
5. Yancey, P. H.; Clark, M. E.; Hand, S. C.; Bowlus, R. D.; Somero, G. N. Science 1982, 217, 1214-1222
6. Pace, C. N. Methods Enzymol. 1986, 131, 266-80
7. Alonso, D. O. V.; Dill, K. A. Biochemistry 1991, 30, 5974-5985
8. Duffy, E. M.; Kowalczyk, P. J.; Jorgensen, W. L. J. Am. Chem. Soc. 1993, 115, 9271-9275
9. From, N. B.; Bowler, B. E. Biochemistry 1998, 37, 1623-1631
10. Bolen, D. W.; Baskakov, I. V. J. Mol. Biol. 2001, 310, 955-963
11. Uversky, V. N.; Li, J.; Fink, A. L. FEBS Lett. 2001, 509, 31-35
12. Timasheff, S. N. Biophys. Chem. 2002, 101, 99-111
13. Schellman, J. A. Biophys. Chem. 2002, 96, 91-101
14. Bennion, B. J.; Daggett, V. Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 2004, 101, 6433-6438
15. Moglich, A.; Krieger, F.; Kiefhaber, T. J. Mol. Biol. 2005, 345, 153-162
16. Auton, M.; Bolen, D. W. Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 2005, 102, 15065-15068
17. Athawale, M. V.; Dordick, J. S.; Garde, S. Biophys. Chem. 2005, 89, 858-866
18. Caballero-Herrera, A.; Nordstrand, K.; Berndt, K. D.; Nilsson, L. Biophys. J. 2005, 89, 842-857
19. Street, T. O.; Bolen, D. W.; Rose, G. D. Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 2006, 103, 13997-14002
20. Auton, M.; Holthauzen, L. M. F.; Bolen, D. W. Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 2007, 104, 15317-15322
21. Di Michele, A.; Freda, M.; Onori, G.; Paolantoni, M.; Santucci, A.; Sassi, P. J. Phys. Chem. B 2006, 110, 21077-21085
22. Paul, S.; Patey, G. N. J. Phys. Chem. B 2007, 111, 7932-7933
23. Hua, L.; Zhou, R.; Thirumalai, D.; Berne, B. J. Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 2008, 105, 16928-16933
24. Paul, S.; Patey, G. N. J. Phys. Chem. B 2008, 112, 11106-11111
25. Athawale, M. V.; Sarupria, S.; Garde, S. J. Phys. Chem. B 2008, 112, 5661-5670
26. Zangi, R.; Zhou, R. H.; Berne, B. J. J. Am. Chem. Soc. 2009, 131, 1535-1541
27. Meersman, F.; Bowron, D.; Soper, A. K.; Koch, M. H. J. Biophys. J. 2009, 97, 2559-2566
28. Kuffel, A.; Zielkiewicz, J J. Chem. Phys. 2010, 133
29. Canchi, D. R.; Paschek, D.; Garcia, A. E. J. Am. Chem. Soc. 2010, 132, 2338-2344
30. Zhang, Y.; Cremer, P. S. Annu. Rev. Phys. Chem. 2010, 61, 63-83
31. Holthauzen, L. M. F.; Roesgen, J.; Bolen, D. W. Biochemistry 2010, 49, 1310-1318
32. Hu, C. Y.; Lynch, G. C.; Kokubo, H.; Pettitt, B. M. Proteins: Struct., Funct., Bioinf. 2010, 78, 695-704
33. Auton, M.; Roesgen, J.; Sinev, M.; Holthauzen, L. M. F.; Bolen, D. W. Biophys. Chem. 2011, 159, 90-99
34. Guinn, E. J.; Pegram, L. M.; Capp, M. W.; Pollock, M. N.; Record, M. T., Jr. Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 2011, 108, 16932-16937
35. Canchi, D. R.; Garcia, A. E. Biophys. Chem. 2011, 100, 1526-1533
36. Rossky, P. J. Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 2008, 105, 16825-16826
37. Yang, Z.; Xiu, P.; Shi, B.; Hua, L.; Zhou, R. J. Phys. Chem. B 2012, 116, 8856-886
38. Rezus, Y. L. A.; Bakker, H. J. Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 2006, 103, 18417-18420
39. Bakulin, A. A.; Pshenichnikov, M. S.; Bakker, H. J.; Petersen, C. J. Phys. Chem. A 2011, 115, 1821-1829
40. Bennion, B. J.; Daggett, V. Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 2003, 100, 5142-5147
41. Rezus, Y. L. A.; Bakker, H. J. Phys. Rev. Lett. 2007, 99
42. Bolen, D. W.; Rose, G. D. Annu. Rev. Biochem. 2008, 77, 339-362
43. Guo, F.; Friedman, J. M. J. Phys. Chem. B 2009, 113, 16632-16642
44. Panuszko, A.; Bruzdziak, P.; Zielkiewicz, J.; Wyrzykowski, D.; Stangret, J. J. Phys. Chem. B 2009, 113, 14797-14809
45. Rezus, Y. L. A.; Bakker, H. J. J. Phys. Chem. B 2009, 113, 4038-4044
46. Sharp, K. A.; Madan, B.; Manas, E.; Vanderkooi, J. M. J. Chem. Phys. 2001, 114, 1791-1796
47. Lindquist, B. A.; Corcelli, S. A. J. Phys. Chem. B 2008, 112, 6301-6303
48. Weeks, C. L.; Polishchuk, A.; Getahun, Z.; DeGrado, W. F.; Spiro, T. G. J. Raman Spectrosc. 2008, 39, 1606-1613
49. Boxer, S. G. J. Phys. Chem. B 2009, 113, 2972-2983
50. Taskent-Sezgin, H.; Chung, J.; Patsalo, V.; Miyake-Stoner, S. J.; Miller, A. M.; Brewer, S. H.; Mehl, R. A.; Green, D. F.; Raleigh, D. P.; Carrico, I. Biochemistry 2009, 48, 9040-9046
51. Choi, J.-H.; Oh, K.-I.; Lee, H.; Lee, C.; Cho, M. J. Chem. Phys. 2008, 128, 134506-134513
52. Aschaffenburg, D. J.; Moog, R. S. J. Phys. Chem. B 2009, 113, 12736-12743
53. Waegele, M. M.; Tucker, M. J.; Gai, F. Chem. Phys. Lett. 2009, 478, 249-253
54. Liu, J.; Strzalka, J.; Tronin, A.; Johansson, J. S.; Blasie, J. K. Biophys. J. 2009, 96, 4176-4187
55. Lindquist, B. A.; Furse, K. E.; Corcelli, S. A. Phys. Chem. Chem. Phys. 2009, 11, 8119-8132
56. McMahon, H. A.; Alfieri, K. N.; Clark, C. A. A.; Londergan, C. H. J. Phys. Chem. Lett. 2010, 1, 850-855
57. Waegele, M. M.; Gai, F. J. Phys. Chem. Lett. 2010, 1, 781-786
58. Marek, P.; Mukherjee, S.; Zanni, M. T.; Raleigh, D. P. J. Mol. Biol. 2010, 400, 878-888
59. Lee, H.; Choi, J.-H.; Cho, M. Phys. Chem. Chem. Phys. 2010, 12, 12658-12669
60. Fafarman, A. T.; Sigala, P. A.; Herschlag, D.; Boxer, S. G. J. Am. Chem. Soc. 2010, 132, 12811-12813
61. Hu, W.; Webb, L. J. J. Phys. Chem. Lett. 2011, 2, 1925-1930
62. Gai, X. S.; Coutifaris, B. A.; Brewer, S. H.; Fenlon, E. E. Phys. Chem. Chem. Phys. 2011, 13, 5926-5930
63. Zhang, Z.; Guo, Y.; Lu, Z.; Velarde, L.; Wang, H.-F. J. Phys. Chem. C 2012, 116, 2976-2987
64. Stafford, A. J.; Walker, D. M.; Webb, L. J. Biochemistry 2012, 51, 2757-2767
65. Bagchi, S.; Fried, S. D.; Boxer, S. G. J. Am. Chem. Soc. 2012, 134, 10373-10376
66. Zimmermann, J.; Thielges, M. C.; Seo, Y. J.; Dawson, P. E.; Romesberg, F. E. Angew. Chem., Int. Ed. 2011, 50, 8333-8337
67. Getahun, Z.; Huang, C. Y.; Wang, T.; De Leon, B.; DeGrado, W. F.; Gai, F. J. Am. Chem. Soc. 2003, 125, 405-411
68. Ghosh, A.; Remorino, A.; Tucker, M. J.; Hochstrasser, R. M. Chem. Phys. Lett. 2009, 469, 325-330
69. Waegele, M. M.; Culik, R. M.; Gai, F. J. Phys. Chem. Lett. 2011, 2, 2598-2609
70. Huang, C. Y.; Getahun, Z.; Zhu, Y. J.; Klemke, J. W.; DeGrado, W. F.; Gai, F. Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 2002, 99, 2788-2793
71. Purcell, K. F.; Drago, R. S. J. Am. Chem. Soc. 1966, 88, 919-924
72. Fawcett, W. R.; Liu, G. J.; Kessler, T. E. J. Phys. Chem. 1993, 97, 9293-9298
73. Reimers, J. R.; Hall, L. E. J. Am. Chem. Soc. 1999, 121, 3730-3744
74. Mountain, R. D. J. Phys. Chem. B 2010, 114, 16460-16464
75. Eaton, G.; Penanunez, A. S.; Symons, M. C. R. J. Chem. Soc., Faraday Trans. 1 1988, 84, 2181-2193
76. Huang, C. Y.; Wang, T.; Gai, F. Chem. Phys. Lett. 2003, 371, 731-738
77. Lee, H.; Lee, G.; Jeon, J.; Cho, M. J. Phys. Chem. A 2012, 116, 347-357
78. Choi, J.-H.; Cho, M. J. Chem. Phys. 2011, 134, 154513-1545254
79. Andrews, S. S.; Boxer, S. G. J. Phys. Chem. A 2000, 104, 11853-11863
80. Andrews, S. S.; Boxer, S. G. J. Phys. Chem. A 2002, 106, 469-477
81. Tucker, M. J.; Getahun, Z.; Nanda, V.; DeGrado, W. F.; Gai, F. J. Am. Chem. Soc. 2004, 126, 5078-5079
82. Mountain, R. D.; Thirumalai, D. J. Phys. Chem. B 2004, 108, 19711-19716
83. Collins, K. D. Methods 2004, 34, 300-311
84. Sharp, K. A.; Vanderkooi, J. M. Acc. Chem. Res. 2010, 43, 231-239
85. Ham, S.; Kim, J. H.; Lee, H.; Cho, M. H. J. Chem. Phys. 2003, 118, 3491-3498
86. DeCamp, M. F.; DeFlores, L.; McCracken, J. M.; Tokmakoff, A.; Kwac, K.; Cho, M. J. Phys. Chem. B 2005, 109, 11016-11026
87. Serrano, A. L.; Waegele, M. M.; Gai, F. Protein Sci. 2012, 21, 157-170
88. Mukherjee, S.; Chowdhury, P.; Gai, F. J. Phys. Chem. B 2007, 111, 4596-4602
89. Wei, H.; Fan, Y.; Gao, Y. Q. J. Phys. Chem. B 2010, 114, 557-568
90. Sagle, L. B.; Zhang, Y.; Litosh, V. A.; Chen, X.; Cho, Y.; Cremer, P. S. J. Am. Chem. Soc. 2009, 131, 9304-9310
91. Hwang, S.; Shao, Q.; Williams, H.; Hilty, C.; Gao, Y. Q. J. Phys. Chem. B 2011, 115, 6653-6660
92. Di Michele, A.; Freda, M.; Onori, G.; Santucci, A. J. Phys. Chem. A 2004, 108, 6145-6150
93. Reddy, P. M.; Taha, M.; Venkatesu, P.; Kumar, A.; Lee, M.-J. J. Chem. Phys. 2012, 136, 234904
94. Zou, Q.; Bennion, B. J.; Daggett, V.; Murphy, K. P. J. Am. Chem. Soc. 2002, 124, 1192-1202
95. Tran, H. T.; Mao, A.; Pappu, R. V. J. Am. Chem. Soc. 2008, 130, 7380-7392
96. Cho, S. S.; Reddy, G.; Straub, J. E.; Thirumalai, D. J. Phys. Chem. B 2011, 115, 13401-13407
97. Mason, P. E.; Neilson, G. W.; Dempsey, C. E.; Barnes, A. C.; Cruickshank, J. M. Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 2003, 100, 4557-4561
98. Mason, P. E.; Neilson, G. W.; Enderby, J. E.; Saboungi, M. L.; Dempsey, C. E.; MacKerell, A. D.; Brady, J. W. J. Am. Chem. Soc. 2004, 126, 11462-11470
99. Canchi, D. R.; Garcia, A. E. Biophys. J. 2011, 100, 1526-1533
100. Batchelor, J. D.; Olteanu, A.; Tripathy, A.; Pielak, G. J. J. Am. Chem. Soc. 2004, 126, 1958-1961