Infrared multiple photon dissociation action spectroscopy of deprotonated DNA mononucleotides: Gas-phase conformations and energetics

Journal of Physical Chemistry A

Volumn 117, Issue 6, 2013, Pages 1319-1335

  Nei, Y W ^a   Hallowita, N ^a   Steill, J D ^b   Oomens, J ^b,c   Rodgers, M T ^a  

^a WAYNE STATE UNIVERSITY   (United States)

^b FOM INSTITUTE FOR PLASMA PHYSICS RIJNHUIZEN   (Netherlands)

^c UNIVERSITY OF AMSTERDAM   (Netherlands)

Author keywords

[No Author keywords available]

Indexed keywords

ACTION SPECTRA; ACTION SPECTROSCOPY; ANTI-CONFORMATIONS; DEPROTONATED FORM; ELECTRONIC STRUCTURE CALCULATIONS; GAS-PHASE STRUCTURES; GASPHASE; INFRARED MULTIPLE PHOTON DISSOCIATIONS; IR SPECTRUM; MONONUCLEOTIDES; MONOPHOSPHATES; NUCLEOBASES; PHOSPHATE ESTERS; RIBOSE MOIETY; SPECTRAL FEATURE;

DISSOCIATION; ELECTRONIC STRUCTURE; EXPERIMENTS; PHOTONS;

CONFORMATIONS;

DNA; NUCLEOTIDE;

ARTICLE; CHEMISTRY; CONFORMATION; GAS; INFRARED SPECTROPHOTOMETRY; PHOTON; QUANTUM THEORY;

DNA; GASES; NUCLEIC ACID CONFORMATION; NUCLEOTIDES; PHOTONS; QUANTUM THEORY; SPECTROPHOTOMETRY, INFRARED;

EID: 84873935964     PISSN: 10895639     EISSN: 15205215     Source Type: Journal    
DOI: 10.1021/jp3077936     Document Type: Article

References (138)

1. Avery, O. T.; McLeod, C. M.; McCarty, M. J. J. Exp. Med. 1944, 79, 137-159
2. Watson, J. D.; Crick, F. H. C. Nature 1953, 171, 737-738
3. Wilkins, M. H. F.; Stokes, A. R.; Wilson, H. R. Nature 1953, 171, 738-740
4. Franklin, R.; Gosling, R. G. Nature 1953, 171, 740-741
5. Watson, J. D.; Crick, F. H. C. Nature 1953, 171, 964-967
6. Franklin, R.; Gosling, R. G. Nature 1953, 172, 156-157
7. Wang, A. H.-J.; Quigley, G. J.; Kolpak, F. J.; Crawford, J. L.; van Boom, J. H.; van der Marel, G.; Rich, A. Nature 1979, 282, 680-686
8. Wing, R.; Drew, H.; Takano, T.; Broka, C.; Tanaka, S.; Itakura, K.; Dickerson, R. E. Nature 1980, 287, 755-758
9. Shakked, Z.; Rabinovich, D.; Cruse, W. B. T.; Egert, E.; Kennard, O.; Sala, G.; Salisbury, S. A.; Viswamitra, M. A. Proc. R. Soc. London B 1981, 213, 479-487
10. Wang, A. H. -J.; Fujii, S.; van Boom, J. H.; Rich, A. Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 1982, 79, 3968-3972
11. Conner, B. N.; Takano, T.; Tanaka, S.; Itakura, K.; Dickerson, R. E. Nature 1982, 295, 294-299
12. Kagawa, T. F.; Stoddard, D.; Zhou, G.; Ho, P. S. Biochemistry 1989, 28, 6642-6651
13. Jovin, T. M.; Soumpasis, D. M.; McIntosh, L. P. Annu. Rev. Phys. Chem. 1987, 38, 521-560
14. Dickerson, R. E. In Structures and Methods; Sarma, R. H.; Sarma, M. H., Eds.; Adenine Press: Albany, NY, 1990; Vol. 3; p 1-37.
15. Schneider, B. D.; Cohen, D.; Berman, H. M. Biopolymers 1992, 32, 725-750
16. Alden, C. J.; Kim, S. H. J. Mol. Biol. 1979, 132, 411-434
17. Peticolas, W. L.; Wang, Y.; Thomas, G. A. Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 1988, 85, 2579-2583
18. Ivanov, V. I.; Krylov, D. Y. Methods Enzymol. 1992, 211, 111-127
19. Frederick, C. A.; Quigley, G. J.; Teng, M. K.; Coll, M.; van der Marel, G. A.; van Boom, J. H.; Rich, A.; Wang, A. H. J. Eur. J. Biochem. 1989, 181, 295-307
20. Heinemann, U.; Alings, C. J. Mol. Biol. 1989, 210, 369-381
21. Peck, L. J.; Nordheim, A.; Rich, A.; Wang, J. C. Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 1982, 79, 4560-4564
22. Haniford, D. B.; Pulleyblank, D. E. J. Biomol. Struct. Dyn. 1983, 1, 593-609
23. McLean, M. J.; Blaho, J. A.; Kilpatrick, M. W.; Wells, R. D. Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 1986, 83, 5884-5888
24. Behe, M.; Felsenfeld, G. Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 1981, 78, 1619-1623
25. Rothenburg, S.; Koch-Nolte, F.; Haag, F. Immuno. Rev. 2001, 184, 286-298
26. Fujii, S.; Wang, A. H. J.; van der Marel, G.; van Boom, J. H.; Rich, A. Nucleic Acids Res. 1982, 10, 7879-7892
27. Mooers, B. H. M.; Schroth, G P.; Baxter, W. W.; Ho, P. S. J. Mol. Biol. 1995, 249, 772-784
28. Kagawa, T. F.; Howell, M. L.; Tseng, K.; Ho, P. S. Nucleic Acids Res. 1993, 21, 5978-5986
29. Pohl, F. M.; Jovin, T. M. J. Mol. Biol. 1972, 67, 375-396
30. Thamann, T. J.; Lord, R. C.; Wang, A. H. J.; Rich, A. Nucleic Acids Res. 1981, 9, 5443-5457
31. Rich, A.; Zhang, S. Nat. Rev. Genet. 2003, 4, 566-572
32. Basu, H.; Feuerstein, B.; Zarling, D.; Shafer, R.; Marton, L. J. Biomol. Struct. Dyn. 1988, 6, 299-309
33. Lyamichev, V. I.; Mirkin, S. M.; Frank-Kamenetskii, M. D. J. Biomol. Struct. Dyn. 1985, 3, 327-338
34. Mirkin, S. M.; Lyamichev, V. I.; Drushlyak, K. N.; Dobrynin, V. N.; Filippov, S. A.; Frank-Kamenetskii, M. D. Nature 1987, 330, 495-497
35. Vojtišková, M.; Paleček, E. J. Biomol. Struct. Dyn. 1987, 5, 283-296
36. Kohwi, Y.; Kohwi-Shigematsu, T. Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 1988, 85, 3781-3785
37. Sen, D.; Gilbert, W. Nature 1988, 334, 364-366
38. Sundquist, W. I.; Klug, A. Nature 1989, 342, 825-829
39. Parkinson, G. N.; Lee, M. P. H.; Neidle, S. Nature 2002, 417, 876-880
40. Burge, S.; Parkinson, G. N.; Hazel, P.; Todd, A. K.; Neidle, S. Nucleic Acids Res. 2006, 34, 5402-5415
41. Yamashita, M.; Fenn, J. B. J. Phys. Chem. 1984, 88, 4671-4675
42. Fenn, J. B.; Mann, M.; Meng, C. K.; Wong, S. F.; Whitehouse, C. M. Science 1989, 246, 64-71
43. Rice, J. M.; Dudek, G. O.; Barber, M. J. Am. Chem. Soc. 1965, 87, 4569-4576
44. Shaw, S. J.; Desiderio, D. M.; Tsuboyama, K.; McCloskey, J. A. J. Am. Chem. Soc. 1970, 92, 2510-2522
45. White, E.; Krueger, P. M.; McCloskey, J. A. J. Org. Chem. 1972, 37, 430-438
46. Biemann, K.; McCloskey, J. A. J. Am. Chem. Soc. 1962, 84, 2005-2007
47. Hattox, S. E.; McCloskey, J. A. Anal. Chem. 1974, 46, 1378-1383
48. McCloskey, J. A.; Lawson, A. M.; Tsuboyama, K.; Krueger, P. M.; Stillwell, R. N. J. Am. Chem. Soc. 1068, 90, 4182-4184
49. Lawson, A. M.; Stillwell, R. N.; Tacker, M. M.; Tsuboyama, K.; McCloskey, J. A. J. Am. Chem. Soc. 1971, 93, 1014-1023
50. McLuckey, S. A.; Habibi-Goudarzi, S. J. Am. Chem. Soc. 1993, 115, 12085-12095
51. Little, D. P.; Chorush, R. A.; Spier, J. P.; Senko, M. W.; Kelleher, N. L.; McLafferty, F. W. J. Am. Chem. Soc. 1994, 116, 4893-4897
52. Little, D. P.; McLafferty, F. W. J. Am. Chem. Soc. 1995, 117, 6783-6784
53. Ni, J.; Pomerantz, C.; Rozenski, J.; Zhang, Y.; McCloskey, J. A. Anal. Chem. 1996, 68, 1989-1999
54. Little, D. P.; Aaserud, D. J.; Valaskovic, G. A.; McLafferty, F. W. J. Am. Chem. Soc. 1996, 118, 9352-9359
55. HaÌŠkansson, K.; Hudgins, R. R.; Marshall, A. G.; O'Hair, R. A. J. J. Am. Soc. Mass Spectrom. 2003, 14, 23-41
56. Yang, J.; HaÌŠkansson, K. J. Am. Soc. Mass Spectrom. 2006, 17, 1369-1375
57. Smith, S. I.; Brodbelt, J. S. Anal. Chem. 2011, 83, 303-310
58. Smith, L. M. Science 1993, 262, 530-532
59. Murray, K. K. J. Mass Spectrom. 1996, 31, 1203-1215
60. Limbach, P. A. Mass Spectrom. Rev. 1996, 15, 297-336
61. Phillips, D. R.; McCloskey, J. A. Int. J. Mass Spectrom. Ion Processes 1993, 128, 61-82
62. Rodgers, M. T.; Campbell, S.; Marzluff, E. M.; Beauchamp, J. L. Int. J. Mass Spectrom. Ion Processes 1994, 137, 121-149
63. Rodgers, M. T.; Cambell, S.; Marzluff, E. M.; Beauchamp, J. L. Int. J. Mass Spectrom. Ion Processes 1995, 148, 1-23
64. Habibi-Goudarzi, S.; McLuckey, S. A. J. Am. Soc. Mass Spectrom. 1995, 6, 102-113.
65. Rodgers, M. T.; Beauchamp, J. L. Int. J. Mass Spectrom. Ion Processes 1997, 161, 193-216
66. Ho, Y.; Kebarle, P. Int. J. Mass Spectrom. Ion Processes 1997, 165/166, 433-455
67. Greisch, J.-F.; Leyh, B.; De Pauw, E. Eur. J. Phys. D 2009, 51, 89-96
68. Robinson, J. M.; Greig, M. J.; Griffey, R. H.; Mohan, V.; Laude, D. A. Anal. Chem. 1998, 70, 3566-3571
69. Freitas, M. A.; Shi, S. D.-H.; Hendrickson, C. L.; Marshall, A. G. J. Am. Chem. Soc. 1998, 120, 10187-10193
70. Green-Church, K. B.; Limbach, P. A.; Freitas, M. A.; Marshall, A. G. J. Am. Soc. Mass Spectrom. 2001, 12, 268-277
71. Freitas, M. A.; Shi, S. D.-H.; Hendrickson, C. L.; Marshall, A. G. J. Am. Soc. Mass Spectrom. 2001, 12, 780-785
72. Cheng, X.; Harms, A. C.; Goudreau, P. N.; Terwilliger, T. C.; Smith, R. D. Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 1996, 93, 7022-7027
73. Cheng, X.; Morin, P. E.; Harms, A. C.; Bruce, J. E.; Ben-David, Y.; Smith, R. D. Anal. Biochem. 1996, 239, 35-40
74. Sannes-Lowery, K. A.; Hu, P.; Mack, D. P.; Mei, H. Y.; Loo, J. A. Anal. Chem. 1997, 69, 5130-5135
75. Potier, N.; Donald, L. J.; Chernushevich, I.; Ayed, A.; Ens, W.; Arrowsmith, C. H.; Standing, K.; Duckworth, H. W. Protein Sci. 1998, 7, 1388-1395
76. Hsieh, Y. L.; Li, Y. T.; Henion, J. D.; Ganem, B. Biol. Mass Spectrom. 1994, 23, 272-276
77. Gale, D. C.; Goodlett, D.R.; Light-Wahl, K. J.; Smith, R. D. J. Am. Chem. Soc. 1994, 116, 6027-6028
78. Triolo, A.; Arcamone, F. M.; Raffaelli, A.; Salvadori, P. J. Mass Spectrom. 1997, 32, 1186-1194
79. Gupta, R.; Kapur, A.; Beck, J. L.; Sheil, M. M. Rapid Commun. Mass Spectrom. 2001, 15, 2472-2480
80. Goodlett, D. R.; Camp, D. G. II; Hardin, C. C.; Corregan, M.; Smith, R. D. Rapid Commun. Mass Spectrom. 1993, 22, 181-183
81. Bayer, E.; Bauer, T.; Schmeer, K.; Bleicher, K.; Maier, M.; Gaus, H. J. Anal. Chem. 1994, 66, 3858-3863
82. Wunschel, D. S.; Fox, K. F.; Fox, A.; Bruce, J. E.; Muddiman, D. C.; Smith, R. D. Rapid Commun. Mass Spectrom. 1996, 10, 29-35
83. Rodrigues, H. P.; Benson, L. M.; Veenstra, T. D.; Maher, L. J., III; Naylor, S. Rapid Commun. Mass Spectrom. 2001, 15, 1539-1547
84. David, W. M.; Brodbelt, J. S.; Kerwin, S. M.; Thomas, P. W. Anal. Chem. 2002, 74, 2029-2033
85. Greig, M.; Gaus, H.; Cummins, L. L.; Sasmor, H.; Griffey, R. H. J. Am. Chem. Soc. 1995, 117, 10765-10766
86. Kapur, A.; Beck, J. L.; Brown, S. E.; Dixon, N. E.; Sheil, M. M. Protein Sci. 2002, 11, 147-157
87. Griffey, R. H.; Hofstadler, S. A.; Sannes-Lowery, K. A.; Ecker, D. J.; Crooke, S. T. Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 1999, 96, 10129-10133
88. Wan, K. X.; Shibue, T.; Gross, M. L. J. Am. Chem. Soc. 2000, 122, 300-307
89. Sannes-Lowery, K. A.; Griffey, R. H.; Hofstadler, S. A. Anal. Biochem. 2000, 280, 264-271
90. Rosu, F.; Gabelica, V.; Houssier, C.; De Pauw, E. Nucleic Acids Res. 2002, 30, 163-171
91. Hagan, N.; Fabris, D. Biochemistry 2003, 42, 10736-10745
92. Gooding, K. B.; Higgs, R.; Hodge, B.; Stauffer, E.; Heinz, B.; McKnight, K.; Phipps, K.; Shapiro, M.; Winkler, M.; Ng, W. L. J. Am. Soc. Mass Spectrom. 2004, 15, 884-892 See Supporting Information for full reference
93. Yu, E.; Fabris, D. J. Mol. Biol. 2003, 330, 211-223
94. Yu, E.; Fabris, D. Anal. Biochem. 2004, 334, 356-366
95. Kellersberger, K. A.; Yu, E.; Kruppa, G. H.; Young, M. M.; Fabris, D. Anal. Chem. 2004, 76, 2438-2445
96. Zhang, Q.; Yu, E. T.; Kellersberger, K. A.; Crosland, E.; Fabris, D. J. Am. Soc. Mass Spectrom. 2006, 17, 1570-1581
97. Balbeur, D.; Dehareng, D.; De Pauw, E. J. Am. Soc. Mass Spectrom. 2007, 18, 1827-1834
98. Hofstadler, S. A.; Sannes-Lowery, K. A.; Griffey, R. H. J. Mass Spectrom. 2000, 35, 62-70
99. Mo, J.; Todd, G. C.; HaÌŠkansson, K. Biopolymers 2009, 91, 256-264
100. Yu, E. T.; Zhang, Q.; Fabris, D. J. Mol. Biol. 2005, 345, 69-80
101. Yu, E. T.; Hawkins, A. E.; Eaton, J.; Fabris, D. Proc. Natl. Acad.Sci. U.S.A. 2008, 105, 12248-12253
102. Gidden, J.; Bowers, M. T. J. Phys. Chem. B 2003, 107, 12829-12837
103. Gidden, J.; Bushnell, J. E.; Bowers, M. T. J. Am. Chem. Soc. 2001, 123, 5610-5611
104. Gidden, J.; Bowers, M. T. Eur. Phys. J. D 2002, 20, 409-419
105. Hoaglund, C. S.; Liu, Y.; Ellington, A. D.; Pagel, M.; Clemmer, D. E. J. Am. Chem. Soc. 1997, 119, 9051-9052
106. Koomen, J. M.; Ruotolo, B. T.; Gillig, K. J.; McLean, J. A.; Russell, D. H.; Kang, M.; Dunbar, K. R.; Fuhrer, K.; Gonin, M.; Schultz, J. A. Anal. Bioanal. Chem. 2002, 373, 612-617
107. Gidden, J.; Bowers, M. T. J. Am. Soc. Mass Spectrom. 2003, 14, 161-170
108. Woods, A. S.; Ugarov, M.; Egan, T.; Koomen, J.; Gillig, K. J.; Fuhrer, K.; Gonin, M.; Schultz, J. A. Anal. Chem. 2004, 76, 2187-2195
109. Fenn, L. S.; Kliman, M.; Mahsut, A.; Zhao, S. R.; McLean, J. A. Anal. Bioanal. Chem. 2009, 394, 235-244
110. Williams, J. P.; Lough, J. A.; Campuzano, I.; Richardson, K.; Sadler, P. J. Rapid Commun. Mass Spectrom. 2001, 15, 2472-2480
111. de Vries, M. S.; Hobza, P. Annu. Rev. Phys. Chem. 2007, 58, 585-612
112. Yang, X.; Wang, X. B.; Vorpagel, E. R.; Wang, L. S. Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 2004, 101, 17588-17592
113. Valle, J. J.; Eyler, J. R.; Oomens, J.; Moore, D. T.; van der Meer, A. F. G.; von Heldon, G.; Meijer, G.; Hendrickson, C. L.; Marshall, A. G.; Blakney, G. T. Rev. Sci. Instrum. 2005, 76, 023103
114. Bakker, J. M.; Besson, T.; Lemaire, J.; Scuderi, D.; Maitre, P. J. Phys. Chem. A 2007, 111, 13415-13424
115. Chiavarino, B.; Crestoni, M. E.; Fornarini, S.; Lanucara, F.; Lemaire, J.; Maitre, P.; Scuderi, D. Int. J. Mass Spectrom. 2008, 270, 111-117
116. Salpin, J.-Y.; Guillaumont, S.; Ortiz, D.; Tortajata, J.; Maiître, P. Inorg. Chem. 2011, 50, 7769-7778
117. Salpin, J.-Y.; Gamiette, L.; Tortajada, J.; Besson, T.; Maiître, P. Int. J. Mass Spectrom. 2001, 304, 154-164
118. Gabelica, V.; Rosu, F.; De Pauw, E.; Lemaire, J.; Gillet, J.-C.; Poully, J.-C.; Lecomte, F.; Grégoire, G.; Schermann, J.-P; Desfrançois, C. J. Am. Chem. Soc. 2008, 130, 1810-1811
119. Rosu, F.; Gabelica, V.; Joly, L.; Grégoire, G.; De Pauw, E. Phys. Chem. Chem. Phys. 2010, 12, 13448-13454
120. Polfer, N. C.; Oomens, J.; Moore, D. T.; von Helden, G.; Meijer, G.; Dunbar, R. C. J. Am. Chem. Soc. 2005, 128, 517-525
121. Polfer, N. C.; Oomens, J. Phys. Chem. Chem. Phys. 2007, 9, 3804-3817
122. HyperChem Computational Chemistry Software Package, version 5.0; Hypercube, Inc: Gainesville, FL, 1997.
123. Frisch, M. J.; Trucks, G. W.; Schlegel, H. B.; Scuseria, G. E.; Robb, M. A.; Cheeseman, J. R.; Montgomery, J. A.; Vreven, Jr., T.; Kudin, K. N.; Burant, J. C.; Gaussian 03, Revision C.01; Gaussian, Inc.: Wallingford, CT, 2004. See Supporting Information for full reference.
124. Fales, B. S.; Fujamade, N. O.; Nei, Y.-w.; Oomens, J.; Rodgers, M. T. J. Am. Soc. Mass Spectrom. 2011, 22, 81-92
125. Fales, B. S.; Fujamade, N. O.; Oomens, J.; Rodgers, M. T. J. Am. Soc. Mass Spectrom. 2011, 22, 1862-1871
126. Correia, C. F.; Balaj, P. O.; Scuderi, D.; Maitre, P.; Ohanessian, G. J. Am. Chem. Soc. 2008, 130, 3359-3370
127. Marcum, J. C.; Halevi, A.; Weber, J. M. Phys. Chem. Chem. Phys. 2009, 11, 1740-1751
128. Kumar, S. S.; Pérot-Taillandier, M.; Lucas, B.; Soorkia, S.; Barat, M.; Fayeton, J. A. J. Phys. Chem. A 2011, 115, 10383-10390
129. Nei, Y.-w.; Akinyemi, T. E.; Steill, J. D.; Oomens, J.; Rodgers, M. T. Int. J. Mass Spectrom. 2010, 297, 139-151
130. Nei, Y.-w.; Akinyemi, T. E.; Kaczan, C. M.; Steill, J. D.; Berden, G.; Oomens, J.; Rodgers, M. T. Int. J. Mass Spectrom. 2011, 308, 191-202
131. D. Scuderi, D.; Correia, C. F.; Balaj, O. P.; Ohanessian, G.; Lemaire, J.; Maitre, P. Chem. Phys. Chem. 2009, 10, 1630-1641
132. Wong, M. W. Chem. Phys. Lett. 1996, 256, 391-399
133. Irikura, K. K.; Johnson, R. D.; Kacker, R. N. J. Phys. Chem. A 2005, 109, 8430-8437
134. Andersson, M. P.; Uvdal, P. J. Phys. Chem. A 2005, 109, 2937-2941
135. Katsyuba, S.; Vandyukova, E. Chem. Phys. Lett. 2003, 377, 658-662
136. Jensen, J. O.; Banerjee, A.; Zeroka, D.; Merrow, C. N.; Gilliam, S. J.; Kirkby, S. J. Spectrochim. Acta, Part A 2004, 60, 1947-1955
137. Zakjevskii, V. V.; King, S. J.; Dolgounitcheva, O.; Zakrzewski, V. G.; Ortiz, J. V. J. Am. Chem. Soc. 2006, 128, 13350-13351
138. Abo-Riziq, A.; Crews, B. O.; Compagnon, I.; Oomens, J.; Meijer, G.; Von Helden, G.; Kabeláč, M.; Hobza, P.; de Vries, M. S. J. Phys. Chem. A 2007, 111, 7529-7536