Computational de novo design and characterization of a protein that selectively binds a highly hyperpolarizable abiological chromophore

Journal of the American Chemical Society

Volumn 135, Issue 37, 2013, Pages 13914-13926

  Fry, H Christopher ^a   Lehmann, Andreas ^a,e   Sinks, Louise E ^a   Asselberghs, Inge ^b   Tronin, Andrey ^a   Krishnan, Venkata ^a   Blasie, J Kent ^a   Clays, Koen ^b   Degrado, William F ^c   Saven, Jeffery G ^a   Therien, Michael J ^d  

^a UNIVERSITY OF PENNSYLVANIA   (United States)

^b UNIVERSITY OF LEUVEN   (Belgium)

^c UNIVERSITY OF CALIFORNIA   (United States)

^d DUKE UNIVERSITY   (United States)

^e FOX CHASE CANCER CENTER   (United States)

Author keywords

[No Author keywords available]

Indexed keywords

ANALYTICAL ULTRACENTRIFUGATION; CIRCULAR DICHROISM SPECTRA; HYPER-RAYLEIGH LIGHT SCATTERINGS; LARGE SPECTRAL BANDWIDTH; MICROMOLAR CONCENTRATION; NON-LINEAR OPTICAL PROPERTIES; PHOTOPHYSICAL PROPERTIES; X-RAY REFLECTIVITY MEASUREMENTS;

EXCITED STATES; NUCLEAR PHYSICS; PROTEINS; STOICHIOMETRY; ZINC COMPOUNDS;

CHROMOPHORES;

BUFFER; ORGANIC SOLVENT; PROTEIN; RUTHENIUM DERIVATIVE; SCRPZ 1 PROTEIN; SCRPZ 2 PROTEIN; SILICON; UNCLASSIFIED DRUG; ZINC DERIVATIVE;

ABSORPTION SPECTROSCOPY; AQUEOUS SOLUTION; ARTICLE; CHROMATOPHORE; CIRCULAR DICHROISM; DIMERIZATION; DISPERSION; ENCAPSULATION; GEL PERMEATION CHROMATOGRAPHY; HYPERPOLARIZATION; INFRARED RADIATION; LIGHT SCATTERING; OPTICS; PROTEIN ANALYSIS; PROTEIN BINDING; PROTEIN STRUCTURE; SEDIMENTATION; STOICHIOMETRY; SURFACE PROPERTY; ULTRACENTRIFUGATION;

AMINO ACID SEQUENCE; CIRCULAR DICHROISM; COMPUTER SIMULATION; DRUG DESIGN; METALLOPORPHYRINS; MODELS, MOLECULAR; MOLECULAR SEQUENCE DATA; PROTEIN BINDING; PROTEINS; SUBSTRATE SPECIFICITY;

EID: 84884477509     PISSN: 00027863     EISSN: 15205126     Source Type: Journal    
DOI: 10.1021/ja4067404     Document Type: Article

References (60)

1. Bender, G. M.; Lehmann, A.; Zou, H.; Cheng, H.; Fry, H. C.; Engel, D.; Therien, M. J.; Blasie, J. K.; Roder, H.; Saven, J. G.; DeGrado, W. F. J. Am. Chem. Soc. 2007, 129, 10732
2. Calhoun, J. R.; Kono, H.; Lahr, S.; Wang, W.; DeGrado, W. F.; Saven, J. G. J. Mol. Biol. 2003, 334, 1101
3. Cochran, F. V.; Wu, S. P.; Wang, W.; Nanda, V.; Saven, J. G.; Therien, M. J.; DeGrado, W. F. J. Am. Chem. Soc. 2005, 127, 1346
4. Fry, H. C.; Lehmann, A.; Saven, J. G.; DeGrado, W. F.; Therien, M. J. J. Am. Chem. Soc. 2010, 132, 3997
5. McAllister, K. A.; Zou, H. L.; Cochran, F. V.; Bender, G. M.; Senes, A.; Fry, H. C.; Nanda, V.; Keenan, P. A.; Lear, J. D.; Saven, J. G.; Therien, M. J.; Blasie, J. K.; DeGrado, W. F. J. Am. Chem. Soc. 2008, 130, 11921
6. Meyers, F.; Marder, S. R.; Pierce, B. M.; Bredas, J. L. J. Am. Chem. Soc. 1994, 116, 10703
7. Marder, S. R.; Cheng, L. T.; Tiemann, B. G.; Friedli, A. C.; Blancharddesce, M.; Perry, J. W.; Skindhoj, J. Science 1994, 263, 511
8. LeCours, S. M.; Guan, H. W.; DiMagno, S. G.; Wang, C. H.; Therien, M. J. J. Am. Chem. Soc. 1996, 118, 1497
9. LeCours, S. M.; DiMagno, S. G.; Therien, M. J. J. Am. Chem. Soc. 1996, 118, 11854
10. Priyadarshy, S.; Therien, M. J.; Beratan, D. N. J. Am. Chem. Soc. 1996, 118, 1504
11. Karki, L.; Vance, F. W.; Hupp, J. T.; LeCours, S. M.; Therien, M. J. J. Am. Chem. Soc. 1998, 120, 2606
12. Anderson, H. L. Chem. Commun. 1999, 2323
13. Uyeda, H. T.; Zhao, Y. X.; Wostyn, K.; Asselberghs, I.; Clays, K.; Persoons, A.; Therien, M. J. J. Am. Chem. Soc. 2002, 124, 13806
14. Duncan, T. V.; Rubtsov, I. V.; Uyeda, H. T.; Therien, M. J. J. Am. Chem. Soc. 2004, 126, 9474
15. Kang, H.; Facchetti, A.; Zhu, P. W.; Jiang, H.; Yang, Y.; Cariati, E.; Righetto, S.; Ugo, R.; Zuccaccia, C.; Macchioni, A.; Stern, C. L.; Liu, Z. F.; Ho, S. T.; Marks, T. J. Angew. Chem., Int. Ed. 2005, 44, 7922
16. Zhang, T. G.; Zhao, Y. X.; Asselberghs, I.; Persoons, A.; Clays, K.; Therien, M. J. J. Am. Chem. Soc. 2005, 127, 9710
17. Zhang, T. G.; Zhao, Y. X.; Song, K.; Asselberghs, I.; Persoons, A.; Clays, K.; Therien, M. J. Inorg. Chem. 2006, 45, 9703
18. Duncan, T. V.; Ishizuka, T.; Therien, M. J. J. Am. Chem. Soc. 2007, 129, 9691
19. Duncan, T. V.; Song, K.; Hung, S. T.; Miloradovic, I.; Nayak, A.; Persoons, A.; Verbiest, T.; Therien, M. J.; Clays, K. Angew. Chem., Int. Ed. 2008, 47, 2978
20. Keinan, S.; Therien, M. J.; Beratan, D. N.; Yang, W. T. J. Phys. Chem. A 2008, 112, 12203
21. Reeve, J. E.; Collins, H. A.; De Mey, K.; Kohl, M. M.; Thorley, K. J.; Paulsen, O.; Clays, K.; Anderson, H. L. J. Am. Chem. Soc. 2009, 131, 2758
22. Therien, M. J. Nature 2009, 458, 716
23. Xu, T.; Wu, S. P.; Miloradovic, I.; Therien, M. J.; Blasie, J. K. Nano Lett. 2006, 6, 2387
24. Strzalka, J.; Xu, T.; Tronin, A.; Wu, S. P.; Miloradovic, I.; Kuzmenko, I.; Gog, T.; Therien, M. J.; Blasie, J. K. Nano Lett. 2006, 6, 2395
25. Hu, X.; Xiao, D.; Keinan, S.; Asselberghs, I.; Therien, M. J.; Clays, K.; Yang, W.; Beratan, D. N. J. Phys. Chem. C 2010, 114, 2349
26. Ishizuka, T.; Sinks, L. E.; Song, K.; Hung, S. T.; Nayak, A.; Clays, K.; Therien, M. J. J. Am. Chem. Soc. 2011, 133, 2884
27. Dalton, L. R.; Harper, A. W.; Robinson, B. H. Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 1997, 94, 4842
28. Dalton, L. R.; Steier, W. H.; Robinson, B. H.; Zhang, C.; Ren, A.; Garner, S.; Chen, A. T.; Londergan, T.; Irwin, L.; Carlson, B.; Fifield, L.; Phelan, G.; Kincaid, C.; Amend, J.; Jen, A. J. Mater. Chem. 1999, 9, 1905
29. Robinson, B. H.; Dalton, L. R.; Harper, A. W.; Ren, A.; Wang, F.; Zhang, C.; Todorova, G.; Lee, M.; Aniszfeld, R.; Garner, S.; Chen, A.; Steier, W. H.; Houbrecht, S.; Persoons, A.; Ledoux, I.; Zyss, J.; Jen, A. K. Y. Chem. Phys. 1999, 245, 35
30. Steier, W. H.; Chen, A.; Lee, S. S.; Garner, S.; Zhang, H.; Chuyanov, V.; Dalton, L. R.; Wang, F.; Ren, A. S.; Zhang, C.; Todorova, G.; Harper, A.; Fetterman, H. R.; Chen, D. T.; Udupa, A.; Bhattacharya, D.; Tsap, B. Chem. Phys. 1999, 245, 487
31. Liakatas, I.; Cai, C.; Bosch, M.; Jager, M.; Bosshard, C.; Gunter, P.; Zhang, C.; Dalton, L. R. Appl. Phys. Lett. 2000, 76, 1368
32. Ma, H.; Liu, S.; Luo, J. D.; Suresh, S.; Liu, L.; Kang, S. H.; Haller, M.; Sassa, T.; Dalton, L. R.; Jen, A. K. Y. Adv. Funct. Mater. 2002, 12, 565
33. Dalton, L. Polym. Photon. Appl. I 2002, 158, 1
34. Luo, J. D.; Haller, M.; Ma, H.; Liu, S.; Kim, T. D.; Tian, Y. Q.; Chen, B. Q.; Jang, S. H.; Dalton, L. R.; Jen, A. K. Y. J. Phys. Chem. B 2004, 108, 8523
35. Brooks, B. R.; Bruccoleri, R. E.; Olafson, B. D.; States, D. J.; Swaminathan, S.; Karplus, M. J. Comput. Chem. 1983, 4, 187
36. Laskowski, R. A.; Macarthur, M. W.; Moss, D. S.; Thornton, J. M. J. Appl. Crystallogr. 1993, 26, 283
37. Kono, H.; Saven, J. G. J. Mol. Biol. 2001, 306, 607
38. Lahr, S. J.; Engel, D. E.; Stayrook, S. E.; Maglio, O.; North, B.; Geremia, S.; Lombardi, A.; DeGrado, W. F. J. Mol. Biol. 2005, 346, 1441
39. Papp, A.; Vanderkooi, J. M.; Owen, C. S.; Holtom, G. R.; Phillips, C. M. Biophys. J. 1990, 58, 177
40. Olbrechts, G.; Strobbe, R.; Clays, K.; Persoons, A. Rev. Sci. Instrum. 1998, 69, 2233
41. Olbrechts, G.; Wostyn, K.; Clays, K.; Persoons, A. Opt. Lett. 1999, 24, 403
42. Blasie, J. K.; Zheng, S.; Strzalka, J. Phys. Rev. B 2003, 67, 224201
43. Krishnan, V.; Strzalka, J.; Liu, J.; Liu, C. A.; Kuzmenko, I.; Gog, T.; Blasie, J. K. Phys. Rev. E 2010, 81, 021604
44. Kneller, L. R.; Edwards, A. M.; Nordgren, C. E.; Blasie, J. K.; Berk, N. F.; Krueger, S.; Majkrzak, C. F. Biophys. J. 2001, 80, 2248
45. Cristian, L.; Piotrowiak, P.; Farid, R. S. J. Am. Chem. Soc. 2003, 125, 11814
46. Gonella, G.; Dai, H.-L.; Fry, H. C.; Therien, M. J.; Krishnan, V.; Tronin, A.; Blasie, J. K. J. Am. Chem. Soc. 2010, 132, 9693
47. Krishnan, V.; Tronin, A.; Strzalka, J.; Fry, H. C.; Therien, M. J.; Blasie, J. K. J. Am. Chem. Soc. 2010, 132, 11083
48. Koo, J.; Park, J.; Tronin, A.; Zhang, R.; Krishnan, V.; Strzalka, J.; Kuzmenko, I.; Fry, H. C.; Therien, M. J.; Blasie, J. K. Langmuir 2012, 28, 3227
49. Slovic, A. M.; Kono, H.; Lear, J. D.; Saven, J. G.; DeGrado, W. F. Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 2004, 101, 1828
50. LeCours, S. M.; Philips, C. M.; de Paula, J. C.; Therien, M. J. J. Am. Chem. Soc. 1997, 119, 12578
51. Lin, V. S.-Y.; DiMagno, S. G.; Therien, M. J. Science 1994, 264, 1105
52. Petros, A. K.; Reddi, A. R.; Kennedy, M. L.; Hyslop, A. G.; Gibney, B. R. Inorg. Chem. 2006, 45, 9941
53. Reedy, C. J.; Gibney, B. R. Chem. Rev. 2004, 104, 617
54. McCusker, J. K. Acc. Chem. Res. 2003, 36, 876
55. Damrauer, N. H.; Weldon, B. T.; McCusker, J. K. J. Phys. Chem. A 1998, 102, 3382
56. Damrauer, N. H.; Cerullo, G.; Yeh, A.; Boussie, T. R.; Shank, C. V.; McCusker, J. K. Science 1997, 275, 54
57. Winkler, J. R.; Sutin, N. Inorg. Chem. 1987, 26, 220
58. Rubtsov, I. V.; Susumu, K.; Rubtsov, G. I.; Therien, M. J. J. Am. Chem. Soc. 2003, 125, 2687
59. Angiolillo, P. J.; Uyeda, H. T.; Duncan, T. V.; Therien, M. J. J. Phys. Chem. B 2004, 108, 11893
60. Kumble, R.; Palese, S.; Lin, V. S.-Y.; Therien, M. J.; Hochstrasser, R. M. J. Am. Chem. Soc. 1998, 120, 11489