Chemical cross-linking and mass spectrometry for the structural analysis of protein assemblies

Australian Journal of Chemistry

Volumn 66, Issue 7, 2013, Pages 749-759

  Calabrese, Antonio N ^a   Pukala, Tara L ^a  

^a UNIVERSITY OF ADELAIDE   (Australia)

Author keywords

[No Author keywords available]

Indexed keywords

BIOLOGICAL PROBLEMS; CELLULAR FUNCTION; CHEMICAL CROSS-LINKING; COORDINATED ACTIONS; MASS SPECTROMETRIC ANALYSIS; STRUCTURAL BIOLOGY; STRUCTURAL INFORMATION; STRUCTURAL MODELS;

COORDINATION REACTIONS; MASS SPECTROMETRY;

CROSSLINKING;

EID: 84881103041     PISSN: 00049425     EISSN: 14450038     Source Type: Journal    
DOI: 10.1071/CH13164     Document Type: Review

References (92)

1. C. Clegg, D. Hayes, Eur. J. Biochem. 1974, 42, 21. doi:10.1111/J.1432- 1033.1974.TB03309.X
2. T. Sun, A. Bollen, L. Kahan, R. R. Traut, Biochem. 1974, 13, 2334. doi:10.1021/BI00708A015
3. R. Aebersold, M. Mann, Nature 2003, 422, 198. doi:10.1038/NATURE01511
4. J. Rappsilber, J. Struct. Biol. 2011, 173, 530. doi:10.1016/J.JSB.2010. 10.014
5. A. Leitner, T. Walzthoeni, A. Kahraman, F. Herzog, O. Rinner, M. Beck, R. Aebersold, Mol. Cell. Proteomics 2010, 9, 1634. doi:10.1074/MCP.R000001-MCP201
6. D. Paramelle, G. Miralles, G. Subra, J. Martinez, Proteomics 2013, 13, 438. doi:10.1002/PMIC.201200305
7. Z. Grabarek, J. Gergely, Anal. Biochem. 1990, 185, 131. doi:10.1016/0003-2697(90)90267-D
8. B. L. Simons, M. C. King, T. Cyr, M. A. Hefford, H. Kaplan, Protein Sci. 2002, 11, 1558. doi:10.1110/PS.4390102
9. S. Mädler, C. Bich, D. Touboul, R. Zenobi, J. Mass Spectrom. 2009, 44, 694. doi:10.1002/JMS.1544
10. S. Kalkhof, A. Sinz, Anal. Bioanal. Chem. 2008, 392, 305. doi:10.1007/S00216-008-2231-5
11. C. L. Swain, J. B. Smith, D. L. Smith, J. Am. Soc. Mass Spectrom. 2004, 15, 736. doi:10.1002/JMS.1544
12. O. V. Kovalenko, X. H. Yang, M. E. Hemler, Mol. Cell. Proteomics 2007, 6, 1855. doi:10.1074/MCP.M700183-MCP200
13. Y. Kim, S. O. Ho, N. R. Gassman, Y. Korlann, E. V. Landorf, F. R. Collart, S. Weiss, Bioconjug. Chem. 2008, 19, 786. doi:10.1021/BC7002499
14. A. F. Gomes, F. C. Gozzo, J. Mass Spectrom. 2010, 45, 892. doi:10.1002/JMS.1776
15. G. A. Korshunova, N. V. Sumbatyan, A. N. Topin, M. T. Mtchedlidze, Mol. Biol. 2000, 34, 823. doi:10.1023/A:1026671624793
16. P. Novak, G. H. Kruppa, Eur. J. Mass Spectrom. 2008, 14, 355. doi:10.1255/EJMS.963
17. G. Bitan, D. B. Teplow, Acc. Chem. Res. 2004, 37, 357. doi:10.1021/AR000214L
18. G. Bitan, A. Lomakin, D. B. Teplow, J. Biol. Chem. 2001, 276, 35176. doi:10.1074/JBC.M102223200
19. G. Bitan, M. D. Kirkitadze, A. Lomakin, S. S. Vollers, G. B. Benedek, D. B. Teplow, Proc. Natl. Acad. Sci. USA 2003, 100, 330. doi:10.1073/PNAS.222681699
20. B. Schilling, R. H. Row, B. W. Gibson, X. Guo, M. M. Young, J. Am. Soc. Mass Spectrom. 2003, 14, 834. doi:10.1016/S1044-0305(03) 00327-1
21. D. R.Mü ller, P. Schindler, H. Towbin, U. Wirth, H. Voshol, S. Hoving, M. O. Steinmetz, Anal. Chem. 2001, 73, 1927. doi:10.1021/AC001379A
22. E. V. Petrotchenko, J. J. Serpa, C. H. Borchers, Anal. Chem. 2010, 82, 817. doi:10.1021/AC901637V
23. F. Chu, S. Mahrus, C. S. Craik, A. L. Burlingame, J. Am. Chem. Soc. 2006, 128, 10362. doi:10.1021/JA0614159
24. T. Taverner, N. E. Hall, R. A. O'Hair, R. J. Simpson, J. Biol. Chem. 2002, 277, 46487. doi:10.1074/JBC.M207370200
25. J. W. Back, V. Notenboom, L. J. de Koning, A. O. Muijsers, T. K. Sixma, C. G. de Koster, L. de Jong, Anal. Chem. 2002, 74, 4417. doi:10.1021/AC0257492
26. B. X. Huang, H-Y. Kim, C. Dass, J. Am. Soc. Mass Spectrom. 2004, 15, 1237. doi:10.1016/J.JASMS.2004.05.004
27. X. Chen, Y. H. Chen, V. E. Anderson, Anal. Biochem. 1999, 273, 192. doi:10.1006/ABIO.1999.4243
28. A. Zelter, M. R. Hoopmann, R. Vernon, D. Baker, M. J. MacCoss, T. N. Davis, J. Proteome Res. 2010, 9, 3583. doi:10.1021/PR1001115
29. L. Fischer, Z. A. Chen, J. Rappsilber, J. Proteomics 2013, advance article. doi:10.1016/J.JPROT.2013.03.005
30. D. Ilver, A. Arnqvist, J.Ögren, I-M. Frick, D. Kersulyte, E. T. Incecik, D. E. Berg, A. Covacci, L. Engstrand, T. Bore'n, Science 1998, 279, 373. doi:10.1126/SCIENCE.279.5349.373
31. K. M. Bobofchak, E. Tarasov, K. W. Olsen, Biochim Biophys Acta 2008, 1784, 1410. doi:10.1016/J.BBAPAP.2008.01.014
32. B. Paoli, R. Pellarin, A. Caflisch, J. Phys. Chem. B 2010, 114, 2023. doi:10.1021/JP910216J
33. M. Trester-Zedlitz, K. Kamada, S. K. Burley, D. Fenyo?, B. T. Chait, T. W. Muir, J. Am. Chem. Soc. 2003, 125, 2416. doi:10.1021/JA026917A
34. S. Kang, L. Mou, J. Lanman, S. Velu, W. J. Brouillette, P. E. Prevelige, Rapid Commun. Mass Spectrom. 2009, 23, 1719. doi:10.1002/RCM.4066
35. D. Vellucci, A. Kao, R. Kaake, S. Rychnovsky, L. Huang, J. Am. Soc. Mass Spectrom. 2010, 21, 1432. doi:10.1016/J.JASMS. 2010.04.004
36. S. M. Chowdhury, X. Du, N. Tolić, S. Wu, R. J. Moore, M. U. Mayer, R. D. Smith, J. N. Adkins, Anal. Chem. 2009, 81, 5524. doi:10.1021/AC900853K
37. M. A. Nessen, G. Kramer, J. Back, J. M. Baskin, L. E. J. Smeenk, L. J. de Koning, J. H. van Maarseveen, L. de Jong, C. R. Bertozzi, H. Hiemstra, C. G. de Koster, J. Proteome Res. 2009, 8, 3702. doi:10.1021/PR900257Z
38. C. H. Sohn, H. D. Agnew, J. E. Lee, M. J. Sweredoski, R. L. J. Graham, G. T. Smith, S. Hess, G. Czerwieniec, J. A. Loo, J. R. Heath, R. J. Deshaies, J. L. Beauchamp, Anal. Chem. 2012, 84, 2662. doi:10.1021/AC202637N
39. H. Buncherd, M. A. Nessen, N. Nouse, S. K. Stelder, W. Roseboom, H. L. Dekker, J. C. Arents, L. E. Smeenk, M. J. Wanner, J. H. van Maarseveen, X. Yang, P. J. Lewis, L. J. de Koning, C. G. de Koster, L. de Jong, J. Proteomics 2012, 75, 2205. doi:10.1016/J.JPROT. 2012.01.025
40. F. Yan, F-Y. Che, D. Rykunov, E. Nieves, A. Fiser, L. M. Weiss, R. Hogue Angeletti, Anal. Chem. 2009, 81, 7149. doi:10.1021/AC900360B
41. R. N. Wine, J. M. Dial, K. B. Tomer, C. H. Borchers, Anal. Chem. 2002, 74, 1939. doi:10.1021/AC011041W
42. A. Sinz, K. Wang, Anal. Biochem. 2004, 331, 27
43. M. A. Lauber, J. P. Reilly, Anal. Chem. 2010, 82, 7736. doi:10.1021/AC101586Z
44. E. V. Petrotchenko, V. K. Olkhovik, C. H. Borchers, Mol. Cell. Proteomics 2005, 4, 1167. doi:10.1074/MCP.T400016-MCP200
45. L. Yang, X. Tang, C. R. Weisbrod, G. R. Munske, J. K. Eng, P. D. von Haller, N. K. Kaiser, J. E. Bruce, Anal. Chem. 2010, 82, 3556. doi:10.1021/AC902615G
46. E. J. Soderblom, M. B. Goshe, Anal. Chem. 2006, 78, 8059. doi:10.1021/AC0613840
47. A. Kao, C-l. Chiu, D. Vellucci, Y. Yang, V. R. Patel, S. Guan, A. Randall, P. Baldi, S. D. Rychnovsky, L. Huang, Mol. Cell. Proteomics 2011, 10(1), M110.002212. doi:10.1074/MCP.M110. 002212
48. Y. Lu, M. Tanasova, B. Borhan, G. E. Reid, Anal. Chem. 2008, 80, 9279. doi:10.1021/AC801625E
49. A. N. Calabrese, N. J. Good, T. Wang, J. He, J. H. Bowie, T. L. Pukala, J. Am. Soc. Mass Spectrom. 2012, 23, 1364. doi:10.1007/S13361-012- 0407-X
50. A. N. Calabrese, T. Wang, J. H. Bowie, T. L. Pukala, Rapid Commun. Mass Spectrom. 2013, 27, 238. doi:10.1002/RCM.6445
51. M. W. Gardner, L. A. Vasicek, S. Shabbir, E. V. Anslyn, J. S. Brodbelt, Anal. Chem. 2008, 80, 4807. doi:10.1021/AC800625X
52. S. M. Chowdhury, G. R. Munske, X. Tang, J. E. Bruce, Anal. Chem. 2006, 78, 8183. doi:10.1021/AC060789H
53. M. J. Trnka, A. L. Burlingame, Mol. Cell. Proteomics 2010, 9, 2306. doi:10.1074/MCP.M110.003764
54. E. V. Petrotchenko, K. Xiao, J. Cable, Y. Chen, N. V. Dokholyan, C. H. Borchers, Mol. Cell. Proteomics 2009, 8, 273. doi:10.1074/MCP.M800265-MCP200
55. J. W. Back, A. F. Hartog, H. L. Dekker, A. Muijsers, L. J. Koning, L. Jong, J. Am. Soc. Mass Spectrom. 2001, 12, 222. doi:10.1016/S1044-0305(00)00212- 9
56. X. Tang, G. R. Munske, W. F. Siems, J. E. Bruce, Anal. Chem. 2005, 77, 311. doi:10.1021/AC0488762
57. A. Iglesias, L. A. Santos, F. Gozzo, J. Am. Soc. Mass Spectrom. 2009, 20, 557. doi:10.1016/J.JASMS.2008.11.009
58. H. Zhang, X. Tang, G. R. Munske, N. Tolic, G. A. Anderson, J. E. Bruce, Mol. Cell. Proteomics 2009, 8, 409. doi:10.1074/MCP. M800232-MCP200
59. M. Q. Müller, F. Dreiocker, C. H. Ihling, M. Schafer, A. Sinz, Anal. Chem. 2010, 82, 6958. doi:10.1021/AC101241T
60. F. Dreiocker, M. Q. Müller, A. Sinz, M. Schäfer, J. Mass Spectrom. 2010, 45, 178. doi:10.1002/JMS.1702
61. B. Clifford-Nunn, H. D. H. Showalter, P. Andrews, J. Am. Soc. Mass Spectrom. 2012, 23, 201. doi:10.1007/S13361-011-0288-4
62. D. C. Perdian, Y. J. Lee, Anal. Chem. 2010, 82, 9393. doi:10.1021/AC102017Q
63. O. Rinner, J. Seebacher, T. Walzthoeni, L. Mueller, M. Beck, A. Schmidt, M. Mueller, R. Aebersold, Nat. Methods 2008, 5, 315. doi:10.1038/NMETH0808-748A
64. Z. A. Chen, A. Jawhari, L. Fischer, C. Buchen, S. Tahir, T. Kamenski, M. Rasmussen, L. Lariviere, J. Bukowski-Wills, M. Nilges, P. Cramer, J. Rappsilber, EMBO J. 2010, 29, 717. doi:10.1038/EMBOJ.2009.401
65. B. Paizs, S. Suhai, Mass Spectrom. Rev. 2005, 24, 508. doi:10.1002/MAS.20024
66. L. M. Mikesh, B. Ueberheide, A. Chi, J. J. Coon, J. E. P. Syka, J. Shabanowitz, D. F. Hunt, Biochim. Biophys. Acta 2006, 1764, 1811. doi:10.1016/J.BBAPAP.2006.10.003
67. R. Bakhtiar, Z. Guan, Biotechnol. Lett. 2006, 28, 1047. doi:10.1007/S10529-006-9065-Z
68. Y. J. Lee, L. L. Lackner, J. M. Nunnari, B. S. Phinney, J. Proteome Res. 2007, 6, 3908. doi:10.1021/PR070234I
69. A. Maiolica, D. Cittaro, D. Borsotti, L. Sennels, C. Ciferri, C. Tarricone, A. Musacchio, J. Rappsilber, Mol. Cell. Proteomics 2007, 6, 2200. doi:10.1074/MCP.M700274-MCP200
70. P. Singh, S. A. Shaffer, A. Scherl, C. Holman, R. A. Pfuetzner, T. J. Larson Freeman, S. I. Miller, P. Hernandez, R. D. Appel, D. R. Goodlett, Anal. Chem. 2008, 80, 8799. doi:10.1021/AC801646F
71. B. Yang, Y-J. Wu, M. Zhu, S-B. Fan, J. Lin, K. Zhang, S. Li, H. Chi, Y-X. Li, H-F. Chen, S-K. Luo, Y-H. Ding, L-H. Wang, Z. Hao, L-Y. Xiu, S. Chen, K. Ye, S-M. He, M-Q. Dong, Nat. Methods 2012, 9, 904. doi:10.1038/NMETH.2099
72. T. Walzthoeni, M. Claassen, A. Leitner, F. Herzog, S. Bohn, F. Forster, M. Beck, R. Aebersold, Nat. Methods 2012, 9, 901. doi:10.1038/NMETH.2103
73. T. F. Havel, G. M. Crippen, I. D. Kuntz, Biopolymers 1979, 18, 73. doi:10.1002/BIP.1979.360180108
74. A. Sinz, Mass Spectrom. Rev. 2006, 25, 663. doi:10.1002/MAS.20082
75. Y. Jin Lee, Mol. Biosyst. 2008, 4, 816. doi:10.1039/B801810C
76. C. Tang, G. M. Clore, J. Biomol. NMR 2006, 36, 37. doi:10.1007/S10858- 006-9065-2
77. D. M. Schulz, S. Kalkhof, A. Schmidt, C. Ihling, C. Stingl, K. Mechtler, O. Zscho?rnig, A. Sinz, Proteins 2007, 69, 254. doi:10.1002/PROT.21445
78. M. Heymann, D. Paramelle, G. Subra, E. Forest, J. Martinez, C. Geourjon, G. Dele'age, Bioinformatics 2008, 24, 2782. doi:10.1093/BIOINFORMATICS/BTN510
79. Y. S. Choi, J-S. Yang, Y. Choi, S. H. Ryu, S. Kim, Proteins 2009, 77, 14. doi:10.1002/PROT.22410
80. F. Chu, J. C. Maynard, G. Chiosis, C. V. Nicchitta, A. L. Burlingame, Protein Sci. 2006, 15, 1260. doi:10.1110/PS.052065106
81. F. Chu, S-o. Shan, D. T. Moustakas, F. Alber, P. F. Egea, R. M. Stroud, P. Walter, A. L. Burlingame, Proc. Natl. Acad. Sci. USA 2004, 101, 16454. doi:10.1073/PNAS.0407456101
82. T. Pimenova, A. Nazabal, B. Roschitzki, J. Seebacher, O. Rinner, R. Zenobi, J. Mass Spectrom. 2008, 43, 185. doi:10.1002/JMS.1280
83. K. Dimova, S. Kalkhof, I. Pottratz, C. Ihling, F. Rodriguez-Castaneda, T. Liepold, C. Griesinger, N. Brose, A. Sinz, O. Jahn, Biochemistry 2009, 48, 5908. doi:10.1021/BI900300R
84. C. Ciferri, S. Pasqualato, E. Screpanti, G. Varetti, S. Santaguida, G. Dos Reis, A. Maiolica, J. Polka, J. G. De Luca, P. De Wulf, M. Salek, J. Rappsilber, C. A. Moores, E. D. Salmon, A. Musacchio, Cell 2008, 133, 427. doi:10.1016/J.CELL.2008.03.020
85. F. Stengel, R. Aebersold, C. V. Robinson, Mol. Cell. Proteomics 2012, 11(3), R111.013027. doi:10.1074/MCP.R111.014027
86. I. G. Mun?oz, H. Ye'benes, M. Zhou, P. Mesa, M. Serna, A. Y. Park, E. Bragado-Nilsson, A. Beloso, G. de Ca'rcer, M. Malumbres, C. V. Robinson, J. M. Valpuesta, G. Montoya, Nat. Struct. Mol. Biol. 2011, 18, 14. doi:10.1038/NSMB.1971
87. S. Bohn, F. Beck, E. Sakata, T. Walzthoeni, M. Beck, R. Aebersold, F. Förster, W. Baumeister, S. Nickell, Proc. Natl. Acad. Sci. USA 2010, 107, 20992. doi:10.1073/PNAS.1015530107
88. F. Herzog, A. Kahraman, D. Boehringer, R. Mak, A. Bracher, T. Walzthoeni, A. Leitner, M. Beck, F. U. Hartl, N. Ban, L. Malmstrom, R. Aebersold, Science 2012, 337, 1348. doi:10.1126/SCIENCE.1221483
89. G. Schmitt-Ulms, K. Hansen, J. Liu, C. Cowdrey, J. Yang, S. J. DeArmond, F. E. Cohen, S. B. Prusiner, M. A. Baldwin, Nat. Biotechnol. 2004, 22, 724. doi:10.1038/NBT969
90. M. Suchanek, A. Radzikowska, C. Thiele, Nat. Methods 2005, 2, 261. doi:10.1038/NMETH752
91. L. Yang, C. Zheng, C. R. Weisbrod, X. Tang, G. R. Munske, M. R. Hoopmann, J. K. Eng, J. E. Bruce, J. Proteome Res. 2012, 11, 1027. doi:10.1021/PR200775J
92. C. R. Weisbrod, J. D. Chavez, J. K. Eng, L. Yang, C. Zheng, J. E. Bruce, J. Proteome Res. 2013, 12, 1569. doi:10.1021/PR3011638