Protein motions and dynamic effects in enzyme catalysis

Physical Chemistry Chemical Physics

Volumn 17, Issue 46, 2015, Pages 30817-30827

  Luk, Louis Y P ^a   Loveridge, E Joel ^a   Allemann, Rudolf K ^a  

^a School of Medicine   (United Kingdom)

Author keywords

[No Author keywords available]

Indexed keywords

DIHYDROFOLATE REDUCTASE; ESCHERICHIA COLI PROTEIN; SOLVENT;

BIOCATALYSIS; CHEMISTRY; ENZYME ACTIVE SITE; ENZYMOLOGY; ESCHERICHIA COLI; GENETICS; KINETICS; METABOLISM; SITE DIRECTED MUTAGENESIS;

BIOCATALYSIS; CATALYTIC DOMAIN; ESCHERICHIA COLI; ESCHERICHIA COLI PROTEINS; KINETICS; MUTAGENESIS, SITE-DIRECTED; SOLVENTS; TETRAHYDROFOLATE DEHYDROGENASE;

EID: 84939613390     PISSN: 14639076     EISSN: None     Source Type: Journal    
DOI: 10.1039/c5cp00794a     Document Type: Article

References (130)

1. M. Karplus J. A. McCammon Annu. Rev. Biochem. 1984 52 263
2. J. Basran M. J. Sutcliffe N. S. Scrutton Biochemistry 1999 39 3218
3. D. Antoniou S. Caratzoulas C. Kalyanaraman J. S. Mincer S. D. Schwartz Eur. J. Biochem. 2002 269 3103
4. M. J. Sutcliffe N. S. Scrutton Eur. J. Biochem. 2002 269 3096
5. M. J. Knapp J. P. Klinman Eur. J. Biochem. 2002 269 3113
6. J. P. Klinman J. Phys. Org. Chem. 2010 23 606
7. Q. Cui M. Karplus J. Phys. Chem. B 2002 106 7927
8. A. J. Adamczyk J. Cao S. C. L. Kamerlin A. Warshel Proc. Natl. Acad. Sci. U. S. A. 2011 108 14115
9. A. V. Pisliakov J. Cao S. C. L. Kamerlin A. Warshel Proc. Natl. Acad. Sci. U. S. A. 2009 106 17359
10. N. Boekelheide R. Salomón-Ferrer T. F. Miller Proc. Natl. Acad. Sci. U. S. A. 2011 108 16159
11. E. J. Loveridge L.-H. Tey R. K. Allemann J. Am. Chem. Soc. 2010 132 1137
12. E. J. Loveridge L.-H. Tey E. M. Behiry W. M. Dawson R. M. Evans S. B.-M. Whittaker U. L. Gunther C. Williams M. P. Crump R. K. Allemann J. Am. Chem. Soc. 2011 133 20561
13. E. J. Loveridge E. M. Behiry J. Guo R. K. Allemann Nat. Chem. 2012 4 292
14. C. A. Fierke K. A. Johnson S. J. Benkovic Biochemistry 1987 26 4085
15. K. Gekko K. Yamagami Y. Kunori S. Ichihara M. Kodama M. Iwakura J. Biochem. 1993 113 74
16. M. R. Sawaya J. Kraut Biochemistry 1997 36 586
17. J. L. Radkiewicz C. L. Brooks III J. Am. Chem. Soc. 2000 122 225
18. P. K. Agarwal S. R. Billeter P. T. R. Rajagopalan S. J. Benkovic S. Hammes-Schiffer Proc. Natl. Acad. Sci. U. S. A. 2002 99 2794
19. L. Wang N. M. Goodey S. J. Benkovic A. Kohen Philos. Trans. R. Soc. London, Ser. B 2006 361 1307
20. R. K. Allemann R. M. Evans L.-H. Tey G. Maglia J. Pang R. Rodriguez P. J. Shrimpton R. S. Swanwick Philos. Trans. R. Soc. London, Ser. B 2006 361 1317
21. H. Liu A. Warshel J. Phys. Chem. B 2007 111 7852
22. E. J. Loveridge R. M. Evans R. K. Allemann Chem.-Eur. J. 2008 14 10782
23. R. K. Allemann R. M. Evans E. J. Loveridge Biochem. Soc. Trans. 2009 37 349
24. G. Bhabha J. Lee D. C. Ekiert J. Gam I. A. Wilson H. J. Dyson S. J. Benkovic P. E. Wright Science 2011 332 234
25. V. Stojković L. L. Perissinotti D. Willmer S. J. Benkovic A. Kohen J. Am. Chem. Soc. 2011 134 1738
26. R. V. Mauldin P. J. Sapienza C. M. Petit A. L. Lee PLoS One 2012 7 e33252
27. L. Y. P. Luk J. J. Ruiz-Pernia W. M. Dawson M. Roca E. J. Loveridge D. R. Glowacki J. N. Harvey A. J. Mulholland I. Tuñón V. Moliner R. K. Allemann Proc. Natl. Acad. Sci. U. S. A. 2013 110 16344
28. G. Bhabha D. C. Ekiert M. Jennewein C. M. Zmasek L. M. Tuttle G. Kroon H. J. Dyson A. Godzik I. A. Wilson P. E. Wright Nat. Struct. Mol. Biol. 2013 20 1243
29. C. T. Liu P. Hanoian J. B. French T. H. Pringle S. Hammes-Schiffer S. J. Benkovic Proc. Natl. Acad. Sci. U. S. A. 2013 110 10159
30. Z. Wang P. N. Singh C. M. Czekster A. Kohen V. L. Schramm J. Am. Chem. Soc. 2014 136 8333
31. D. D. Boehr D. McElheny H. J. Dyson P. E. Wright Science 2006 313 1638
32. J. R. Appleman W. A. Beard T. J. Delcamp N. J. Prendergast J. H. Freisheim R. L. Blakley J. Biol. Chem. 1990 265 2740
33. J. Andrews C. A. Fierke B. Birdsall G. Ostler J. Feeney G. C. K. Roberts S. J. Benkovic Biochemistry 1989 28 5743
34. R. M. Evans E. M. Behiry L.-H. Tey J. Guo E. J. Loveridge R. K. Allemann ChemBioChem 2010 11 2010
35. H. S. Kim S. M. Damo S. Y. Lee D. Wemmer J. P. Klinman Biochemistry 2005 44 11428
36. J. Guo L. Y. P. Luk E. J. Loveridge R. K. Allemann Biochemistry 2014 53 2855
37. G. Maglia R. K. Allemann J. Am. Chem. Soc. 2003 125 13372
38. G. Maglia M. H. Javed R. K. Allemann Biochem. J. 2003 374 529
39. T. Dams G. Auerbach G. Bader U. Jacob T. Ploom R. Huber R. Jaenicke J. Mol. Biol. 2000 297 659
40. T. Dams G. Bohm G. Auerbach G. Bader H. Schuring R. Jaenicke Biol. Chem. 1998 379 367
41. V. Wilquet J. A. Gaspar M. van de Lande M. van de Casteele C. Legrain E. M. Meiering N. Glansdorff Eur. J. Biochem. 1998 255 628
42. E. J. Loveridge R. K. Allemann ChemBioChem 2011 12 1258
43. Y.-Q. Chen J. Kraut R. Callender Biophys. J. 1997 72 936
44. J. Pu S. Ma J. Gao D. G. Truhlar J. Phys. Chem. B 2005 109 8551
45. M. Garcia-Viloca D. G. Truhlar J. Gao Biochemistry 2003 42 13558
46. L. B. Watney P. K. Agarwal S. Hammes-Schiffer J. Am. Chem. Soc. 2003 125 3745
47. K. Francis V. Stojković A. Kohen J. Biol. Chem. 2013 288 35961
48. E. M. Behiry L. Y. P. Luk S. M. Matthews E. J. Loveridge R. K. Allemann Biochemistry 2014 53 4761
49. E. M. Behiry R. M. Evans J. Guo E. J. Loveridge R. K. Allemann Biochemistry 2014 53 4769
50. E. M. Behiry L. Y. P. Luk S. M. Matthews E. J. Loveridge R. K. Allemann Biochemistry 2014 53 4761
51. M. C. Thielges D. A. Case F. E. Romesberg J. Am. Chem. Soc. 2008 130 6597
52. D. Groff M. C. Thielges S. Cellitti P. G. Schultz F. E. Romesberg Angew. Chem., Int. Ed. 2009 48 3478
53. C. T. Liu J. P. Layfield R. J. Stewart J. B. French P. Hanoian J. B. Asbury S. Hammes-Schiffer S. J. Benkovic J. Am. Chem. Soc. 2014 136 10349
54. S. Hay R. M. Evans C. Levy E. J. Loveridge X. Wang D. Leys R. K. Allemann N. S. Scrutton ChemBioChem 2009 10 2348
55. S. M. C. Gobeil C. M. Clouthier J. Park D. Gagné A. M. Berghuis N. Doucet J. N. Pelletier Chem. Biol. 2014 21 1330
56. S. C. L. Kamerlin A. Warshel Proteins: Struct., Funct., Bioinf. 2010 78 1339
57. J. Villali D. Kern Curr. Opin. Chem. Biol. 2010 14 636
58. N. Tokuriki D. S. Tawfik Science 2009 324 203
59. R. V. Mauldin M. J. Carroll A. L. Lee Structure 2009 17 386
60. K. Gekko Y. Kunori H. Takeuchi S. Ichihara M. Kodama J. Biochem. 1994 116 34
61. C. E. Cameron S. J. Benkovic Biochemistry 1997 36 15792
62. E. Ohmae Y. Fukumizu M. Iwakura K. Gekko J. Biochem. 2005 137 643
63. L. Wang S. Tharp T. Selzer S. J. Benkovic A. Kohen Biochemistry 2006 45 1383
64. L. Wang N. M. Goodey S. J. Benkovic A. Kohen Proc. Natl. Acad. Sci. U. S. A. 2006 103 15753
65. R. S. Swanwick P. J. Shrimpton R. K. Allemann Biochemistry 2004 43 4119
66. P. Singh A. Sen K. Francis A. Kohen J. Am. Chem. Soc. 2014 136 2575
67. D. Roston C. M. Cheatum A. Kohen Biochemistry 2012 51 6860
68. D. Roston A. Kohen D. Doron D. T. Major J. Comput. Chem. 2014 35 1411
69. K. Gekko Y. Tamura E. Ohmae H. Hayashi H. Kagamiyama H. Ueno Protein Sci. 1996 5 542
70. I. F. Thorpe C. L. Brooks III Proteins: Struct., Funct., Bioinf. 2004 57 444
71. D. D. Boehr J. R. Schnell D. McElheny S.-H. Bae B. M. Duggan S. J. Benkovic H. J. Dyson P. E. Wright Biochemistry 2013 52 4605
72. R. P. Venkitakrishnan E. Zaborowski D. McElheny S. J. Benkovic H. J. Dyson P. E. Wright Biochemistry 2004 43 16046
73. H. van den Bedem G. Bhabha K. Yang P. E. Wright J. S. Fraser Nat. Methods 2013 10 896
74. J. Y. Pang J. Z. Pu J. L. Gao D. G. Truhlar R. K. Allemann J. Am. Chem. Soc. 2006 128 8015
75. J. B. Watney S. Hammes-Schiffer J. Phys. Chem. B 2006 110 10130
76. R. V. Mauldin A. L. Lee Biochemistry 2010 49 1606
77. J. J. Ruiz-Pernia L. Y. P. Luk R. García-Meseguer S. Martí E. J. Loveridge I. Tuñón V. Moliner R. K. Allemann J. Am. Chem. Soc. 2013 135 18689
78. S. D. Schwartz V. L. Schramm Nat. Chem. Biol. 2009 5 552
79. D. Antoniou S. D. Schwartz Philos. Trans. R. Soc. London, Ser. B 2006 361 1433
80. J. S. Mincer S. D. Schwartz J. Chem. Phys. 2004 120 7755
81. S. Caratzoulas S. D. Schwartz J. Chem. Phys. 2001 114 2910
82. C. R. Pudney A. Guerriero N. J. Baxter L. O. Johannissen J. P. Waltho S. Hay N. S. Scrutton J. Am. Chem. Soc. 2013 135 2512
83. S. Hay N. S. Scrutton Nat. Chem. 2012 4 161
84. S. Hay C. R. Pudney M. J. Sutcliffe N. S. Scrutton Angew. Chem., Int. Ed. 2008 47 537
85. C. R. Pudney S. Hay M. J. Sutcliffe N. S. Scrutton J. Am. Chem. Soc. 2006 128 14053
86. J. Basran R. J. Harris M. J. Sutcliffe N. S. Scrutton J. Biol. Chem. 2003 278 43973
87. M. J. Sutcliffe N. S. Scrutton Eur. J. Biochem. 2002 269 3096
88. Y. Fan A. Cembran S. Ma J. Gao Biochemistry 2013 52 2036
89. T. H. Rod J. L. Radkiewicz C. L. Brooks III Proc. Natl. Acad. Sci. U. S. A. 2003 100 6980
90. H. Liu A. Warshel Biochemistry 2007 46 6011
91. K. Arora C. L. Brooks III J. Am. Chem. Soc. 2009 131 5642
92. C. R. Pudney L. O. Johannissen M. J. Sutcliffe S. Hay N. S. Scrutton J. Am. Chem. Soc. 2010 132 11329
93. M. J. Knapp K. Rickert J. P. Klinman J. Am. Chem. Soc. 2002 124 3865
94. S. Hu S. C. Sharma A. D. Scouras A. V. Soudackov C. A. M. Carr S. Hammes-Schiffer T. Alber J. P. Klinman J. Am. Chem. Soc. 2014 136 8157
95. B. J. Bahnson T. D. Colby J. K. Chin B. M. Goldstein J. P. Klinman Proc. Natl. Acad. Sci. U. S. A. 1997 94 12797
96. S. Hay M. J. Sutcliffe N. S. Scrutton Proc. Natl. Acad. Sci. U. S. A. 2007 104 507
97. C. R. Pudney S. Hay C. Levy J. Pang M. J. Sutcliffe D. Leys N. S. Scrutton J. Am. Chem. Soc. 2009 131 17072
98. S. Hay L. O. Johannissen P. Hothi M. J. Sutcliffe N. S. Scrutton J. Am. Chem. Soc. 2012 134 9749
99. S. C. L. Kamerlin J. Mavri A. Warshel FEBS Lett. 2010 584 2759
100. R. Walser W. F. van Gunsteren Proteins: Struct., Funct., Genet. 2001 42 414
101. D. S. Hartsough K. M. Merz J. Am. Chem. Soc. 1993 115 6529
102. R. Affleck C. A. Haynes D. S. Clark Proc. Natl. Acad. Sci. U. S. A. 1992 89 5167
103. P. W. Fenimore H. Frauenfelder B. H. McMahon F. G. Parak Proc. Natl. Acad. Sci. U. S. A. 2002 99 16047
104. A. Warshel Proc. Natl. Acad. Sci. U. S. A. 1984 81 444
105. A. Warshel P. K. Sharma M. Kato Y. Xiang H. Liu M. H. M. Olsson Chem. Rev. 2006 106 3210
106. R. G. Silva A. S. Murkin V. L. Schramm Proc. Natl. Acad. Sci. U. S. A. 2011 108 18661
107. D. R. Kipp R. G. Silva V. L. Schramm J. Am. Chem. Soc. 2011 133 19358
108. M. D. Toney J. N. Castro T. A. Addington J. Am. Chem. Soc. 2013 135 2509
109. K. ͆widerek J. Javier Ruiz-Pernía V. Moliner I. Tuñón Curr. Opin. Chem. Biol. 2014 21 11
110. L. Y. P. Luk E. J. Loveridge R. K. Allemann J. Am. Chem. Soc. 2014 136 6862
111. L. Y. P. Luk J. J. Ruiz-Pernía W. M. Dawson E. J. Loveridge I. Tuñón V. Moliner R. K. Allemann J. Am. Chem. Soc. 2014 136 17317
112. E. J. Loveridge R. K. Allemann Biochemistry 2010 49 5390
113. R. S. Sikorski L. Wang K. A. Markham P. T. R. Rajagopalan S. J. Benkovic A. Kohen J. Am. Chem. Soc. 2004 126 4778
114. D. Roston Z. Islam A. Kohen Molecules 2013 18 5543
115. S. Glasstone, K. J. Laidler and H. Eyring, The Theory of Rate Processes: The Kinetics of Chemical Reactions, Viscosity, Diffusion and Electrochemical Phenomena, McGraw-Hill, New York, 1941
116. J. C. Keck, In Advances in Chemical Physics, John Wiley & Sons, Inc., 2007, p. 85
117. D. G. Truhlar B. C. Garrett S. J. Klippenstein J. Phys. Chem. 1996 100 12771
118. J. Pu J. Gao D. G. Truhlar Chem. Rev. 2006 106 3140
119. D. R. Glowacki J. N. Harvey A. J. Mulholland Biochem. Soc. Trans. 2012 40 515
120. D. R. Glowacki J. N. Harvey A. J. Mulholland Nat. Chem. 2012 4 169
121. M. Dametto D. Antoniou S. D. Schwartz Mol. Phys. 2012 110 531
122. M. Elias G. Wieczorek S. Rosenne D. S. Tawfik Trends Biochem. Sci. 2014 39 1
123. E. J. Loveridge R. J. Rodriguez R. S. Swanwick R. K. Allemann Biochemistry 2009 48 5922
124. L. Meinhold D. Clement M. Tehei R. Daniel J. L. Finney J. C. Smith Biochem. J. 2008 94 4812
125. O. A. Oyeyemi K. M. Sours T. Lee A. Kohen K. A. Resing N. G. Ahn J. P. Klinman Biochemistry 2011 50 8251
126. O. A. Oyeyemi K. M. Sours T. Lee K. A. Resing N. G. Ahn J. P. Klinman Proc. Natl. Acad. Sci. U. S. A. 2010 107 10074
127. P. Shrimpton R. K. Allemann Protein Sci. 2002 11 1442
128. I. V. Khavrutskii D. J. Price J. Lee C. L. Brooks III Protein Sci. 2007 16 1087
129. C. T. Liu L. Wang N. M. Goodey P. Hanoian S. J. Benkovic Biochemistry 2013 52 5332
130. D. R. Kipp J. S. Hirschi A. Wakata H. Goldstein V. L. Schramm Proc. Natl. Acad. Sci. U. S. A. 2012 109 6543