PH-dependent transient conformational states control optical properties in cyan fluorescent protein

Journal of the American Chemical Society

Volumn 137, Issue 8, 2015, Pages 2892-2900

  Laricheva, Elena N ^a   Goh, Garrett B ^a   Dickson, Alex ^a   Brooks, Charles L ^a  

^a UNIVERSITY OF MICHIGAN   (United States)

Author keywords

[No Author keywords available]

Indexed keywords

AMINO ACIDS; CHROMOPHORES; FLUORESCENCE; MOLECULAR DYNAMICS; PROTEINS; PROTONATION;

ABSORPTION BEHAVIORS; CONFORMATIONAL STATE; CONSTANT PH MOLECULAR DYNAMICS; CYAN FLUORESCENT PROTEIN; FLUORESCENT PROTEIN; GREEN FLUORESCENCE; HYDROPHOBIC ENVIRONMENT; STABILIZING EFFECTS;

OPTICAL PROPERTIES;

CYAN FLUORESCENT PROTEIN; INDOLE; NITROGEN; SOLVENT; TRYPTOPHAN; GREEN FLUORESCENT PROTEIN;

ABSORPTION; ARTICLE; CATION TRANSPORT; CHEMICAL STRUCTURE; CHROMATOPHORE; CONFORMATIONAL TRANSITION; DEPROTONATION; ENERGY COST; GENE MUTATION; MOLECULAR DYNAMICS; OPTICS; PH; PROTEIN CONFORMATION; PROTON TRANSPORT; SENSOR; CHEMISTRY; GENETICS; LIGHT RELATED PHENOMENA; MOLECULAR MODEL; MUTATION; PROTEIN SECONDARY STRUCTURE;

GREEN FLUORESCENT PROTEINS; HYDROGEN-ION CONCENTRATION; MODELS, MOLECULAR; MUTATION; OPTICAL PHENOMENA; PROTEIN STRUCTURE, SECONDARY;

EID: 84924301771     PISSN: 00027863     EISSN: 15205126     Source Type: Journal    
DOI: 10.1021/ja509233r     Document Type: Article

References (51)

1. Wang, T.-M.; Holzhausen, L. C.; Kramer, R. H. Nat. Neurosci. 2014, 17, 262-268
2. Tantama, M.; Hung, Y. P.; Yellen, G. J. Am. Chem. Soc. 2011, 133, 10034-10037
3. Ashby, M. C.; Ibaraki, K.; Henley, J. M. Trends Neurosci. 2004, 27, 257-261
4. Llopis, J.; McCaffery, J. M.; Miyawaki, A.; Farquhar, M. G.; Tsien, R. Y. Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 1998, 95, 6803-6808
5. Miesenbock, G.; De Angelis, D. A.; Rothman, J. E. Nature 1998, 394, 192-195
6. Shcherbakova, D. M.; Sengupta, P.; Lippincott-Schwartz, J.; Verkhusha, V. V. Annu. Rev. Biophys. 2014, 43, 303-329
7. Chudakov, D. M.; Matz, M. V.; Lukyanov, S.; Lukyanov, K. A. Physiol. Rev. 2010, 90, 1103-1163
8. Hatta, K.; Tsujii, H.; Omura, T. Nat. Protoc. 2006, 1, 960-967
9. Ando, R.; Hama, H.; Yamamoto-Hino, M.; Mizuno, H.; Miyawaki, A. Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 2002, 99, 12651-12656
10. Sekhar, A.; Kay, L. E. Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 2013, 110, 12867-12874
11. Baldwin, A. J.; Kay, L. E. Nat. Chem. Biol. 2009, 5, 808-814
12. Korzhnev, D. M. J. Mol. Biol. 2013, 425, 17-18
13. Korzhnev, D. M.; Religa, T. L.; Banachewicz, W.; Fersht, A. R.; Kay, L. E. Science 2010, 329, 1312-1316
14. Vallurupalli, P.; Hansen, D. F.; Stollar, E.; Meirovitch, E.; Kay, L. E. Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 2007, 104, 18473-18477
15. Fraser, J. S.; van den Bedem, H.; Samelson, A. J.; Lang, P. T.; Holton, J. M.; Echols, N.; Alber, T. Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 2011, 108, 16247-16252
16. Tzeng, S.-R.; Kalodimos, C. G. Nat. Chem. Biol. 2013, 9, 462-465
17. Lorieau, J. L.; Louis, J. M.; Schwieters, C. D.; Bax, A. Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 2012, 109, 19994-19999
18. Long, D.; Bouvignies, G.; Kay, L. E. Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 2014, 111, 8820-8825
19. Goh, G. B.; Laricheva, E. N.; Brooks, C. L., III J. Am. Chem. Soc. 2014, 136, 8496-8400
20. Lelimousin, M.; Noirclerc-Savoye, M.; Lazareno-Saez, C.; Paetzold, B.; Le Vot, S.; Chazal, R.; Macheboeuf, P.; Field, M. J.; Bourgeois, D.; Royant, A. Biochemistry 2009, 48, 10038-10046
21. Sarkisyan, K. S.; Yampolsky, I. V.; Solntsev, K. M.; Lukyanov, S. A.; Lukyanov, K. A.; Mishin, A. S. Sci. Rep. 2012, 2, 1-5
22. Shaner, N. C.; Campbell, R. E.; Steinbach, P. A.; Giepmans, B. N. G.; Palmer, A. E.; Tsien, R. Y. Nat. Biotechnol. 2004, 22, 1567-1572
23. Huber, G. A.; Kim, S. Biophys. J. 1996, 70, 97-110
24. Dickson, A.; Warmflash, A.; Dinner, A. R. J. Chem. Phys. 2009, 131, 154104
25. Goh, G. B.; Hulbert, B. S.; Zhou, H.; Brooks, C. L., III Proteins: Struct., Funct., Bioinf. 2014, 82, 1319-1331
26. Goh, G. B.; Knight, J. L.; Brooks, C. L., III J. Phys. Chem. Lett. 2013, 4, 760-766
27. Goh, G. B.; Knight, J. L.; Brooks, C. L., III J. Chem. Theory Comput 2013, 9, 935-943
28. Nikolova, E. N.; Goh, G. B.; Brooks, C. L., III; Al-Hashimi, H. M. J. Am. Chem. Soc. 2013, 135, 6766-6769
29. Demachy, I.; Ridard, J.; Laguitton-Pasquier, H.; Durnerin, E.; Vallverdu, G.; Archirel, P.; Lévy, B. J. Phys. Chem. B 2005, 109, 24121-24133
30. Nifosí, R.; Amat, P.; Tozzini, V. J. Comput. Chem. 2007, 28, 2366-2377
31. Wanko, M.; Hoffmann, M.; Strodel, P.; Koslowski, A.; Thiel, W.; Neese, F.; Frauenheim, T.; Elstner, M. J. Phys. Chem. B 2005, 109, 3606-3615
32. Kütt, A.; Leito, I.; Kaljurand, I.; Sooväli, L.; Vlasov, V. M.; Yagupolskii, L. M.; Koppel, I. A. J. Org. Chem. 2006, 71, 2829-2838
33. Vazdar, K.; Kunetskiy, R.; Saame, J.; Kaupmees, K.; Leito, I.; Jahn, U. Angew. Chem., Int. Ed. 2014, 53, 1435-1438
34. Goedhart, J.; von Stetten, D.; Noirclerc-Savoye, M.; Lelimousin, M.; Joosen, L.; Hink, M. A.; van Weeren, L.; Gadella, T. W. J.; Royant, A. Nat. Commun. 2012, 3, 751
35. Regmi, C. K.; Bhandari, Y. R.; Gerstman, B. S.; Chapagain, P. P. J. Phys. Chem. B 2013, 117, 2247-2253
36. Huang, J.; Craggs, T. D.; Christodoulou, J.; Jackson, S. E. J. Mol. Biol. 2007, 370, 356-371
37. Pozzi, E. A.; Schwall, L. R.; Jimenez, R.; Weber, J. M. J. Phys. Chem. B 2012, 116, 10311-10316
38. Laurent, A. D.; Mironov, V. A.; Chapagain, P. P.; Nemukhin, A. V.; Krylov, A. I. J. Phys. Chem. B 2012, 116, 12426-12440
39. Tomasi, J.; Mennucci, B.; Cammi, R. Chem. Rev. 2005, 105, 2999-3094
40. Nemukhin, A. V.; Topol, I. A.; Burt, S. K. J. Chem. Theory Comput. 2005, 2, 292-299
41. Hanwell, M. D.; Curtis, D. E.; Lonie, D. C.; Vandermeersch, T.; Zurek, E.; Hutchison, G. R. J. Cheminform. 2012, 4, 17
42. The PyMOL Molecular Graphics System, version 1.2r3pre; Schrödinger, LLC: New York, 2010, http://www.pymol.org.
43. Brooks, B. R.; Bruccoleri, R. E.; Olafson, B. D.; States, D. J.; Swaminathan, S.; Karplus, M. J. Comput. Chem. 1983, 4, 187-217
44. Feig, M.; Karanicolas, J.; Brooks, C. L., III J. Mol. Graphics Modell. 2004, 22, 377-395
45. Mezei, M.; Beveridge, D. L. Ann. N.Y. Acad. Sci. 1986, 482, 1-23
46. Knight, J. L.; Brooks, C. L., III J. Comput. Chem. 2009, 30, 1692-1700
47. Mezei, M.; Beveridge, D. L. J. Comput. Phys. 1977, 23, 327-341
48. Brooks, B. R.; Brooks, C. L., III; Mackerell, A. D.; Nilsson, L.; Petrella, R. J.; Roux, B.; Won, Y.; Archontis, G.; Bartels, C.; Boresch, S.; Caflisch, A.; Caves, L.; Cui, Q.; Dinner, A. R.; Feig, M.; Fischer, S.; Gao, J.; Hodoscek, M.; Im, W.; Kuczera, K.; Lazaridis, T.; Ma, J.; Ovchinnikov, V.; Paci, E.; Pastor, R. W.; Post, C. B.; Pu, J. Z.; Schaefer, M.; Tidor, B.; Venable, R. M.; Woodcock, H. L.; Wu, X.; Yang, W.; York, D. M.; Karplus, M. J. Comput. Chem. 2009, 30, 1545-1614
49. Knight, J. L.; Brooks, C. L. J. Chem. Theory Comput. 2011, 7, 2728-2739
50. Goh, G. B.; Knight, J. L.; Brooks, C. L. J. Chem. Theory Comput. 2011, 8, 36-46
51. Eastman, P.; Friedrichs, M. S.; Chodera, J. D.; Radmer, R. J.; Bruns, C. M.; Ku, J. P.; Beauchamp, K. A.; Lane, T. J.; Wang, L.-P.; Shukla, D.; Tye, T.; Houston, M.; Stich, T.; Klein, C.; Shirts, M. R.; Pande, V. S. J. Chem. Theory Comput. 2012, 9, 461-469