Fast protein motions are coupled to enzyme H-transfer reactions

Journal of the American Chemical Society

Volumn 135, Issue 7, 2013, Pages 2512-2517

  Pudney, Christopher R ^a,c   Guerriero, Andrew ^a   Baxter, Nicola J ^a,b   Johannissen, Linus O ^a   Waltho, Jonathan P ^a,b   Hay, Sam ^a   Scrutton, Nigel S ^a  

^a UNIVERSITY OF MANCHESTER   (United Kingdom)

^b UNIVERSITY OF SHEFFIELD   (United Kingdom)

^c University of Bath   (United Kingdom)

Author keywords

[No Author keywords available]

Indexed keywords

COUPLED MOTIONS; DESCRIPTORS; DIRECT LINKS; ENZYME CHEMISTRY; ENZYME REACTION; FAST DYNAMICS; FAST MOTIONS; GOLD STANDARDS; ISOTOPE LABELING; ISOTOPIC SUBSTITUTION; KINETIC ISOTOPE EFFECTS; PENTAERYTHRITOL TETRANITRATE; PROTEIN DYNAMICS; PROTEIN MOTION; QUANTUM TUNNELING; REACTION CHEMISTRY; TEMPERATURE DEPENDENCE; VIBRATIONAL MOTIONS;

DYNAMICS; ISOTOPES; PROTEINS; TEMPERATURE DISTRIBUTION;

ENZYMES;

CARBON 13; DEUTERIUM; NITROGEN 15; OXIDOREDUCTASE; PENTAERYTHRITOL TETRANITRATE REDUCTASE; UNCLASSIFIED DRUG;

ARTICLE; ATOM; ENZYME ACTIVITY; ENZYME CHEMISTRY; ENZYME MECHANISM; TEMPERATURE;

HYDROGEN; MODELS, MOLECULAR; OXIDOREDUCTASES; TEMPERATURE; THERMODYNAMICS; VIBRATION;

EID: 84874083777     PISSN: 00027863     EISSN: 15205126     Source Type: Journal    
DOI: 10.1021/ja311277k     Document Type: Article

References (57)

1. Hay, S.; Scrutton, N. S. Nat. Chem. 2012, 4, 161
2. Glowacki, D. R.; Harvey, J. N.; Mulholland, A. J. Nat. Chem. 2012, 4, 169
3. Kamerlin, S. C. L.; Warshel, A. Proteins: Struct., Funct. Bioinf. 2010, 78, 1339
4. Hay, S.; Johannissen, L. O.; Sutcliffe, M. J.; Scrutton, N. S. Biophys. J. 2010, 98, 121
5. Henzler-Wildman, K. A.; Thai, V.; Lei, M.; Ott, M.; Wolf-Watz, M.; Fenn, T.; Pozharski, E.; Wilson, M. A.; Petsko, G. A.; Karplus, M.; Hubner, C. G.; Kern, D. Nature 2007, 450, 838
6. Antoniou, D.; Basner, J.; Nunez, S.; Schwartz, S. D. Chem. Rev. 2006, 106, 3170
7. Nunez, S.; Antoniou, D.; Schramm, V. L.; Schwartz, S. D. J. Am. Chem. Soc. 2004, 126, 15720
8. Antoniou, D.; Schwartz, S. D. J. Phys. Chem. B 2011, 115, 15147
9. Masgrau, L.; Roujeinikova, A.; Johannissen, L. O.; Hothi, P.; Basran, J.; Ranaghan, K. E.; Mulholland, A. J.; Sutcliffe, M. J.; Scrutton, N. S.; Leys, D. Science 2006, 312, 237
10. Johannissen, L. O.; Scrutton, N. S.; Sutcliffe, M. J. Angew. Chem., Int. Ed. 2011, 50, 2129
11. Kanaan, N.; Marti, S.; Moliner, V.; Kohen, A. J. Phys. Chem. A 2009, 113, 2176
12. Pang, J. Y.; Pu, J. Z.; Gao, J. L.; Truhlar, D. G.; Allemann, R. K. J. Am. Chem. Soc. 2006, 128, 8015
13. Sen, A.; Kohen, A. J. Phys. Org. Chem. 2010, 23, 613
14. Nagel, Z. D.; Klinman, J. P. Chem. Rev. 2006, 106, 3095
15. Nagel, Z. D.; Klinman, J. P. Chem. Rev. 2010, 110, PR41
16. Hay, S.; Pudney, C.; Hothi, P.; Johannissen, L. O.; Masgrau, L.; Pang, J.; Leys, D.; Sutcliffe, M. J.; Scrutton, N. S. Biochem. Soc. Trans. 2008, 36, 16
17. Hay, S.; Sutcliffe, M. J.; Scrutton, N. S. Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 2007, 104, 507
18. Hay, S.; Scrutton, N. S. Biochemistry 2008, 47, 9880
19. Pudney, C. R.; Johannissen, L. O.; Sutcliffe, M. J.; Hay, S.; Scrutton, N. S. J. Am. Chem. Soc. 2010, 132, 11329
20. Knapp, M. J.; Rickert, K.; Klinman, J. P. J. Am. Chem. Soc. 2002, 124, 3865
21. Stojkovic, V.; Perissinotti, L. L.; Willmer, D.; Benkovic, S. J.; Kohen, A. J. Am. Chem. Soc. 2012, 134, 1738
22. Kipp, D. R.; Silva, R. G.; Schramm, V. L. J. Am. Chem. Soc. 2011, 133, 19358
23. Silva, R. G.; Murkin, A. S.; Schramm, V. L. Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 2011, 108, 18661
24. Russell, H. J.; Jones, A. R.; Hay, S.; Greetham, G. M.; Towrie, M.; Scrutton, N. S. Angew. Chem., Int. Ed. 2012, 51, 9306
25. Jones, A. R.; Hardman, S. J.; Hay, S.; Scrutton, N. S. Angew. Chem., Int. Ed. 2011, 50, 10843
26. Nagel, Z. D.; Klinman, J. P. Nat. Chem. Biol. 2009, 5, 696
27. Hay, S.; Johannissen, L. O.; Hothi, P.; Sutcliffe, M. J.; Scrutton, N. S. J. Am. Chem. Soc. 2012, 134, 9749
28. Bandaria, J. N.; Dutta, S.; Hill, S. E.; Kohen, A.; Cheatum, C. M. J. Am. Chem. Soc. 2008, 130, 22
29. Bandaria, J. N.; Dutta, S.; Nydegger, M. W.; Rock, W.; Kohen, A.; Cheatum, C. M. Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 2010, 107, 17974
30. Bandaria, J. N.; Cheatum, C. M.; Kohen, A. J. Am. Chem. Soc. 2009, 131, 10151
31. Ley, D.; Gerbi, D.; Schreiner, P. Org. Biomol. Chem. 2011, 10, 3781
32. Heyes, D. J.; Ruban, A. V.; Wilks, H. M.; Hunter, C. N. Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 2002, 99, 11145
33. Heyes, D. J.; Sakuma, M.; de Visser, S. P.; Scrutton, N. S. J. Biol. Chem. 2009, 284, 3762
34. Heyes, D. J.; Levy, C.; Sakuma, M.; Robertson, D. L.; Scrutton, N. S. J. Biol. Chem. 2011, 286, 11849
35. Johannissen, L. O.; Hay, S.; Scrutton, N. S.; Sutcliffe, M. J. J. Phys. Chem. B 2007, 111, 2631
36. Kuznetsov, A. M.; Ulstrup, J. Can. J. Chem. 1999, 77, 1085
37. Hatcher, E.; Soudackov, A. V.; Hammes-Schiffer, S. J. Am. Chem. Soc. 2007, 129, 187
38. Truhlar, D. G. J. Phys. Org. Chem. 2010, 23, 660
39. Dybala-Defratyka, A.; Paneth, P.; Truhlar, D. G. Quantum Catalysis in Enzymes. In Quantum Tunnelling in Enzyme-Catalysed Reactions; Allemann, R. K.; Scrutton, N. S., Eds.; The Royal Society of Chemistry: Cambridge, 2009; pp 36-78.
40. Warshel, A.; Weiss, R. M. J. Am. Chem. Soc. 1980, 102, 6218
41. Liu, H. B.; Warshel, A. J. Phys. Chem. B 2007, 111, 7852
42. Pudney, C. R.; Hay, S.; Levy, C.; Pang, J. Y.; Sutcliffe, M. J.; Leys, D.; Scrutton, N. S. J. Am. Chem. Soc. 2009, 131, 17072
43. Toogood, H. S.; Fryszkowska, A.; Hulley, M.; Sakuma, M.; Mansell, D.; Stephens, G. M.; Gardiner, J. M.; Scrutton, N. S. Chembiochem 2011, 12, 738
44. Reed, M. A.; Hounslow, A. M.; Sze, K. H.; Barsukov, I. G.; Hosszu, L. L.; Clarke, A. R.; Waltho, J. P. J. Mol. Biol. 2003, 330, 1189
45. Pudney, C. R.; Hay, S.; Sutcliffe, M. J.; Scrutton, N. S. J. Am. Chem. Soc. 2006, 128, 14053
46. Sun, H.; Tugarinov, V. J. Phys. Chem. B 2012, 116, 7436
47. Baxter, N. J.; Williamson, M. P. J. Biomol. NMR 1997, 9, 359
48. Hay, S.; Pudney, C. R.; McGrory, T. A.; Pang, J. Y.; Sutcliffe, M. J.; Scrutton, N. S. Angew. Chem., Int. Ed. 2009, 48, 1452
49. Meyer, M. P.; Tomchick, D. R.; Klinman, J. P. Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 2008, 105, 1146
50. Roston, D.; Cheatum, C. M.; Kohen, A. Biochemistry 2012, 51, 6860
51. Haris, P. I.; Robillard, G. T.; van Dijk, A. A.; Chapman, D. Biochemistry 1992, 31, 6279
52. Kanaan, N.; Ferrer, S.; Marti, S.; Garcia-Viloca, M.; Kohen, A.; Moliner, V. J. Am. Chem. Soc. 2011, 133, 6692
53. Pang, J. Y.; Hay, S.; Scrutton, N. S.; Sutcliffe, M. J. J. Am. Chem. Soc. 2008, 130, 7092
54. Ranaghan, K. E.; Masgrau, L.; Scrutton, N. S.; Sutcliffe, M. J.; Mulholland, A. J. ChemPhysChem 2007, 8, 1816
55. Pu, J. Z.; Gao, J. L.; Truhlar, D. G. Chem. Rev. 2006, 106, 3140
56. Toogood, H. S.; Fryszkowska, A.; Hare, V.; Fisher, K.; Roujeinikova, A.; Leys, D.; Gardiner, J. M.; Stephens, G. M.; Scrutton, N. S. Adv. Synth. Catal. 2008, 350, 2789
57. Khan, H.; Harris, R. J.; Barna, T.; Craig, D. H.; Bruce, N. C.; Munro, A. W.; Moody, P. C.; Scrutton, N. S. J. Biol. Chem. 2002, 277, 21906