Proteins in action: Femtosecond to millisecond structural dynamics of a photoactive flavoprotein

Journal of the American Chemical Society

Volumn 135, Issue 43, 2013, Pages 16168-16174

  Brust, Richard ^a   Lukacs, Andras ^b,d   Haigney, Allison ^a   Addison, Kiri ^b   Gil, Agnieszka ^a   Towrie, Michael ^c   Clark, Ian P ^c   Greetham, Gregory M ^c   Tonge, Peter J ^a   Meech, Stephen R ^b  

^a STONY BROOK UNIVERSITY   (United States)

^b UNIVERSITY OF EAST ANGLIA   (United Kingdom)

^c Science and Technology Facilities Council   (United Kingdom)

^d UNIVERSITY OF PÉCS   (Hungary)

Author keywords

[No Author keywords available]

Indexed keywords

BIOLOGICAL FUNCTIONS; EXTERNAL STIMULUS; LOCALIZED DYNAMICS; MULTIPLE TIME SCALE; NANOSECOND TIME SCALE; POINT MUTATIONS; STRUCTURAL EVOLUTION; STRUCTURAL REORGANIZATION;

BIOLOGICAL SYSTEMS; CHROMOPHORES; STRUCTURAL DYNAMICS; TIME MEASUREMENT; VIBRATIONS (MECHANICAL);

PROTEINS;

FLAVOPROTEIN;

AMINO TERMINAL SEQUENCE; ARTICLE; BLUE LIGHT; BLUE LIGHT UTILIZING FLAVIN DOMAIN; CHROMATOPHORE; GENE CONTROL; HYDROGEN BOND; INFRARED SPECTROSCOPY; LIGHT ABSORPTION; MOLECULAR DYNAMICS; PHOTOACTIVATION; PHOTOTAXIS; POINT MUTATION; PROTEIN DOMAIN; PROTEIN STRUCTURE; STEADY STATE; TAUTOMERIZATION; VIBRATION;

FLAVIN-ADENINE DINUCLEOTIDE; FLAVOPROTEINS; HYDROGEN BONDING; KINETICS; MODELS, MOLECULAR; PHOTOCHEMISTRY; POINT MUTATION; PROTEIN CONFORMATION; SPECTROPHOTOMETRY, INFRARED; SPECTROSCOPY, FOURIER TRANSFORM INFRARED; VIBRATION;

EID: 84887031196     PISSN: 00027863     EISSN: 15205126     Source Type: Journal    
DOI: 10.1021/ja407265p     Document Type: Article

References (45)

1. Agarwal, P. K.; Billeter, S. R.; Rajagopalan, P. T. R.; Benkovic, S. J.; Hammes-Schiffer, S. Proc. Natl. Acad. Sci. U. S. A. 2002, 99, 2794
2. Yang, H.; Luo, G. B.; Karnchanaphanurach, P.; Louie, T. M.; Rech, I.; Cova, S.; Xun, L. Y.; Xie, X. S. Science 2003, 302, 262
3. Lange, O. F.; Lakomek, N. A.; Fares, C.; Schroder, G. F.; Walter, K. F. A.; Becker, S.; Meiler, J.; Grubmuller, H.; Griesinger, C.; de Groot, B. L. Science 2008, 320, 1471
4. Anderson, S.; Dragnea, V.; Masuda, S.; Ybe, J.; Moffat, K.; Bauer, C. Biochemistry 2005, 44, 7998
5. Cho, H. S.; Dashdorj, N.; Schotte, F.; Graber, T.; Henning, R.; Anfinrud, P. Proc. Natl. Acad. Sci. U. S. A. 2010, 107, 7281
6. Ihee, H.; Rajagopal, S.; Srajer, V.; Pahl, R.; Anderson, S.; Schmidt, M.; Schotte, F.; Anfinrud, P. A.; Wulff, M.; Moffat, K. Proc. Natl. Acad. Sci. U. S. A. 2005, 102, 7145
7. Schotte, F.; Cho, H. S.; Kaila, V. R. I.; Kamikubo, H.; Dashdorj, N.; Henry, E. R.; Graber, T. J.; Henning, R.; Wulff, M.; Hummer, G.; Kataoka, M.; Anfinrud, P. A. Proc. Natl. Acad. Sci. U. S. A. 2012, 109, 19256
8. Ihee, H.; Lorenc, M.; Kim, T. K.; Kong, Q. Y.; Cammarata, M.; Lee, J. H.; Bratos, S.; Wulff, M. Science 2005, 309, 1223
9. Kim, K. H.; Muniyappan, S.; Oang, K. Y.; Kim, J. G.; Nozawa, S.; Sato, T.; Koshihara, S. Y.; Henning, R.; Kosheleva, I.; Ki, H.; Kim, Y.; Kim, T. W.; Kim, J.; Adachi, S.; Ihee, H. J. Am. Chem. Soc. 2012, 134, 7001
10. Kim, T. W.; Lee, J. H.; Choi, J.; Kim, K. H.; van Wilderen, L. J.; Guerin, L.; Kim, Y.; Jung, Y. O.; Yang, C.; Kim, J.; Wulff, M.; van Thor, J. J.; Ihee, H. J. Am. Chem. Soc. 2012, 134, 3145
11. Ramachandran, P. L.; Lovett, J. E.; Carl, P. J.; Cammarata, M.; Lee, J. H.; Jung, Y. O.; Ihee, H.; Timmel, C. R.; van Thor, J. J. J. Am. Chem. Soc. 2011, 133, 9395
12. Jung, Y. O.; Lee, J. H.; Kim, J.; Schmidt, M.; Moffat, K.; Šrajer, V.; Ihee, H. Nat. Chem. 2013, 5, 212
13. Greetham, G. M.; Burgos, P.; Cao, Q. A.; Clark, I. P.; Codd, P. S.; Farrow, R. C.; George, M. W.; Kogimtzis, M.; Matousek, P.; Parker, A. W.; Pollard, M. R.; Robinson, D. A.; Xin, Z. J.; Towrie, M. Appl. Spectrosc. 2011, 64, 1311
14. Greetham, G. M.; Sole, D.; Clark, I. P.; Parker, A. W.; Pollard, M. R.; Towrie, M. Rev. Sci. Instrum. 2012, 83
15. Gomelsky, M.; Klug, G. Trends Biochem. Sci. 2002, 27, 497
16. Losi, A.; Gartner, W. Photochem. Photobiol. 2010, 87, 491
17. Willis, V. C.; Gizinski, A. M.; Banda, N. K.; Causey, C. P.; Knuckley, B.; Cordova, K. N.; Luo, Y.; Levitt, B.; Glogowska, M.; Chandra, P.; Kulik, L.; Robinson, W. H.; Arend, W. P.; Thompson, P. R.; Holers, V. M. J. Immunol. 2011, 186, 4396
18. Masuda, S.; Hasegawa, K.; Ono, T. Biochemistry 2005, 44, 1215
19. Ito, S.; Murakami, A.; Sato, K.; Nishina, Y.; Shiga, K.; Takahashi, T.; Higashi, S.; Iseki, M.; Watanabe, M. Photochem. Photobiol. Sci. 2005, 4, 762
20. Masuda, S.; Bauer, C. E. Cell 2002, 110, 613
21. Masuda, S. Plant Cell Physiol. 2013, 54, 171
22. Stierl, M.; Stumpf, P.; Udwari, D.; Gueta, R.; Hagedorn, R.; Losi, A.; Gartner, W.; Petereit, L.; Efetova, M.; Schwarzel, M.; Oertner, T. G.; Nagel, G.; Hegemann, P. J. Biol. Chem. 2011, 286, 1181
23. Laan, W.; Gauden, M.; Yeremenko, S.; van Grondelle, R.; Kennis, J. T. M.; Hellingwerf, K. J. Biochemistry 2006, 45, 51
24. Jung, A.; Domratcheva, T.; Tarutina, M.; Wu, Q.; Ko, W. H.; Shoeman, R. L.; Gomelsky, M.; Gardner, K. H.; Schlichting, L. Proc. Natl. Acad. Sci. U. S. A. 2005, 102, 12350
25. Grinstead, J. S.; Hsu, S. T. D.; Laan, W.; Bonvin, A.; Hellingwerf, K. J.; Boelens, R.; Kaptein, R. ChemBioChem 2006, 7, 187
26. Stelling, A. L.; Ronayne, K. L.; Nappa, J.; Tonge, P. J.; Meech, S. R. J. Am. Chem. Soc. 2007, 129, 15556
27. Lukacs, A.; Haigney, A.; Brust, R.; Zhao, R. K.; Stelling, A. L.; Clark, I. P.; Towrie, M.; Greetham, G. M.; Meech, S. R.; Tonge, P. J. J. Am. Chem. Soc. 2011, 133, 16893
28. Masuda, S.; Tomida, Y.; Ohta, H.; Takamiya, K. I. J. Mol. Biol. 2007, 368, 1223
29. Bonetti, C.; Stierl, M.; Mathes, T.; van Stokkum, I. H. M.; Mullen, K. M.; Cohen-Stuart, T. A.; van Grondelle, R.; Hegemann, P.; Kennis, J. T. M. Biochemistry 2009, 48, 11458
30. Haigney, A.; Lukacs, A.; Brust, R.; Zhao, R. K.; Towrie, M.; Greetham, G. M.; Clark, I.; Illarionov, B.; Bacher, A.; Kim, R. R.; Fischer, M.; Meech, S. R.; Tonge, P. J. J. Phys. Chem. B 2012, 116, 10722
31. Haigney, A.; Lukacs, A.; Zhao, R. K.; Stelling, A. L.; Brust, R.; Kim, R. R.; Kondo, M.; Clark, I.; Towrie, M.; Greetham, G. M.; Illarionov, B.; Bacher, A.; Romisch-Margl, W.; Fischer, M.; Meech, S. R.; Tonge, P. J. Biochemistry 2011, 50, 1321
32. Kondo, M.; Nappa, J.; Ronayne, K. L.; Stelling, A. L.; Tonge, P. J.; Meech, S. R. J. Phys. Chem. B 2006, 110, 20107
33. Lukacs, A.; Zhao, R. K.; Haigney, A.; Brust, R.; Greetham, G. M.; Towrie, M.; Tonge, P. J.; Meech, S. R. J. Phys. Chem. B 2012, 116, 5810
34. Alexandre, M. T. A.; van Wilderen, L. J. G.; van Grondelle, R.; Hellingwerf, K. J.; Groot, M. L.; Kennis, J. T. M. Biophys. J. 2005, 88, 509A
35. Gauden, M.; Grinstead, J. S.; Laan, W.; van Stokkum, I. H. M.; Avila-Perez, M.; Toh, K. C.; Boelens, R.; Kaptein, R.; van Grondelle, R.; Hellingwerf, K. J.; Kennis, J. T. M. Biochemistry 2007, 46, 7405
36. Mathes, T.; van Stokkum, I. H. M.; Bonetti, C.; Hegemann, P.; Kennis, J. T. M. J. Phys. Chem. B 2011, 115, 7963
37. Domratcheva, T.; Grigorenko, B. L.; Schlichting, I.; Nemukhin, A. V. Biophys. J. 2008, 94, 3872
38. Nunthaboot, N.; Tanaka, F.; Kokpol, S. J. Photochem. Photobiol., A 2009, 207, 274
39. Nunthaboot, N.; Tanaka, F.; Kokpol, S. J. Photochem. Photobiol., A 2010, 209, 79
40. Gauden, M.; Yeremenko, S.; Laan, W.; van Stokkum, I. H. M.; Ihalainen, J. A.; van Grondelle, R.; Hellingwerf, K. J.; Kennis, J. T. M. Biochemistry 2005, 44, 3653
41. Wu, Q.; Ko, W. H.; Gardner, K. H. Biochemistry 2008, 47, 10271
42. Osvath, S.; Herenyi, L.; Zavodszky, P.; Fidy, J.; Kohler, G. J. Biol. Chem. 2006, 281, 24375
43. Dragnea, V.; Arunkumar, A. I.; Yuan, H.; Giedroc, D. P.; Bauer, C. E. Biochemistry 2009, 48, 9969
44. Masuda, S.; Hasegawa, K.; Ono, T. A. Plant Cell Physiol, 2005, 46, 1894
45. Hasegawa, K.; Masuda, S.; Ono, T. A. Plant Cell Physiol, 2005, 46, 136