Replacing a single atom accelerates the folding of a protein and increases its thermostability

Organic and Biomolecular Chemistry

Volumn 14, Issue 28, 2016, Pages 6780-6785

  Arnold, Ulrich ^a   Raines, Ronald T ^b  

^a MARTIN LUTHER UNIVERSITY HALLE WITTENBERG   (Germany)

^b UNIVERSITY OF WISCONSIN MADISON   (United States)

Author keywords

[No Author keywords available]

Indexed keywords

CATALYST ACTIVITY; CHAINS; FLUORINE; STABILITY;

NATIVE STRUCTURES; PEPTIDE BONDS; POLYPEPTIDE CHAIN; PROLINE RESIDUES; RIBONUCLEASE A; SEMISYNTHESIS; STEREOELECTRONIC EFFECT; THREE-DIMENSIONAL STRUCTURE;

PROTEINS;

PANCREATIC RIBONUCLEASE; PROLINE;

AMINO ACID SUBSTITUTION; ANALOGS AND DERIVATIVES; CHEMISTRY; GENETICS; HALOGENATION; MOLECULAR MODEL; PROTEIN CONFORMATION; PROTEIN FOLDING; PROTEIN STABILITY; TEMPERATURE; THERMODYNAMICS;

AMINO ACID SUBSTITUTION; HALOGENATION; MODELS, MOLECULAR; PROLINE; PROTEIN CONFORMATION; PROTEIN FOLDING; PROTEIN STABILITY; RIBONUCLEASE, PANCREATIC; TEMPERATURE; THERMODYNAMICS;

EID: 84978859462     PISSN: 14770520     EISSN: None     Source Type: Journal    
DOI: 10.1039/c6ob00980h     Document Type: Article

References (62)

1. G. Kiss C.-O. Nihan R. Moretti D. Baker K. N. Houk Angew. Chem., Int. Ed. 2013 52 5700 5725
2. M. J. Liszka M. E. Clark E. Schneider D. S. Clark Annu. Rev. Chem. Biomol. Eng. 2012 3 77 102
3. U. T. Bornscheuer G. W. Huisman R. J. Kazlauskas S. Lutz J. C. Moore K. Robins Nature 2012 485 185 194
4. A. S. Bommarius M. F. Paye Chem. Soc. Rev. 2013 42 6534 6565
5. S. B. H. Kent Chem. Soc. Rev. 2009 38 338 351
6. T. K. Tiefenbrunn P. E. Dawson Biopolymers 2010 94 95 106
7. C. C. Liu P. G. Schultz Annu. Rev. Biochem. 2010 79 413 444
8. J. W. Chin Annu. Rev. Biochem. 2014 83 379 408
9. J. R. Knowles Science 1987 236 1252 1258
10. E. Fischer Z. Physiol. Chem. 1901 33 151 176
11. Y. A. Nagel M. Kuemin H. Wennemers Chimia 2011 65 264 267
12. P. Wilhelm B. Lewandowski N. Trapp H. Wennemers J. Am. Chem. Soc. 2014 136 15829 15832
13. L. Y. Yampolsky A. Stoltzfus Genetics 2005 170 1459 1472
14. A. A. Morgan E. Rubenstein PLoS One 2013 8 e53785
15. L. Pauling R. B. Corey H. R. Branson Proc. Natl. Acad. Sci. U. S. A. 1951 37 205 211
16. L. Pauling R. B. Corey Proc. Natl. Acad. Sci. U. S. A. 1951 37 251 256
17. M. W. MacArthur J. M. Thornton J. Mol. Biol. 1991 218 397 412
18. M. P. Williamson Biochem. J. 1994 297 249 260
19. P. Craveur A. P. Joseph P. Poulain A. G. de Brevern J. Rebehmed Amino Acids 2013 45 279 289
20. Only 0.029% of non-prolyl peptide bonds are in the cis isomerization state in folded proteins. This prevalence increases to 5.21% for prolyl peptide bonds, which have nearly isoenergetic trans and cis isomers.
21. A. Jabs M. S. Weiss R. Hilgenfeld J. Mol. Biol. 1999 286 291 304
22. L. E. Bretscher C. L. Jenkins K. M. Taylor M. L. DeRider R. T. Raines J. Am. Chem. Soc. 2001 123 777 778
23. M. L. DeRider S. J. Wilkens M. J. Waddell L. E. Bretscher F. Weinhold R. T. Raines J. L. Markley J. Am. Chem. Soc. 2002 124 2497 2505
24. M. P. Hinderaker R. T. Raines Protein Sci. 2003 12 1188 1194
25. G. J. Bartlett A. Choudhary R. T. Raines D. N. Woolfson Nat. Chem. Biol. 2010 6 615 620
26. L. Vitagliano R. Berisio A. Mastrangelo L. Mazzarella A. Zagari Protein Sci. 2001 10 2627 2632
27. A. K. Pandey D. Naduthambi K. M. Thomas N. J. Zondlo J. Am. Chem. Soc. 2013 135 4333 4363
28. R. W. Newberry R. T. Raines Top. Heterocycl. Chem. 2016 10.1007/7081-2015-196
29. M. D. Shoulders I. A. Guzei R. T. Raines Biopolymers 2008 89 443 454
30. W = 1.47 Å)
31. E. S. Eberhardt N. Panasik Jr. R. T. Raines J. Am. Chem. Soc. 1996 118 12261 12266
32. J. T. Gerig R. S. McLeod J. Am. Chem. Soc. 1973 95 5725 5729
33. J.-C. Horng R. T. Raines Protein Sci. 2006 15 74 83
34. S. K. Holmgren K. M. Taylor L. E. Bretscher R. T. Raines Nature 1998 392 666 667
35. M. D. Shoulders K. A. Satyshur K. T. Forest R. T. Raines Proc. Natl. Acad. Sci. U. S. A. 2010 106 559 564
36. J. F. Brandts H. R. Halvorson M. Brennan Biochemistry 1975 14 4953 4963
37. W. J. Wedemeyer E. Welker H. A. Scheraga Biochemistry 2002 41 14637 14644
38. R. T. Raines Chem. Rev. 1998 98 1045 1065
39. G. R. Marshall J. A. Feng D. J. Kuster Biopolymers 2008 90 259 277
40. T. W. Muir D. Sondhi P. A. Cole Proc. Natl. Acad. Sci. U. S. A. 1998 95 6705 6710
41. C. N. Pace E. J. Hebert K. L. Shaw D. Schell V. Both D. Krajcikova J. Sevcik K. S. Wilson Z. Dauter R. W. Hartley G. R. Grimsley J. Mol. Biol. 1998 279 271 286
42. C. N. Pace G. R. Grimsley S. T. Thomas G. I. Makhatadze Protein Sci. 1999 8 1500 1504
43. D. A. Schultz R. L. Baldwin Protein Sci. 1992 1 910 915
44. L. W. Schultz T. A. Klink S. R. Hargraves R. T. Raines Protein Sci. 1998 7 1620 1625
45. U. Arnold M. P. Hinderaker J. Köditz R. Golbik R. Ulbrich-Hofmann R. T. Raines J. Am. Chem. Soc. 2003 125 7500 7501
46. Y. Che G. R. Marshall Biopolymers 2005 81 392 406
47. C. N. Pace and J. M. Scholtz, in Protein Structure, ed., T. E. Creighton, Oxford University Press, New York, 1997, pp. 299-321
48. E. S. Eberhardt S. N. Loh R. T. Raines Tetrahedron Lett. 1993 34 3055 3056
49. J. B. Udgaonkar R. L. Baldwin Proc. Natl. Acad. Sci. U. S. A. 1990 87 8197 8201
50. U. Arnold K. P. Rücknagel A. Schierhorn R. Ulbrich-Hofmann Eur. J. Biochem. 1996 237 862 869
51. U. Arnold R. Ulbrich-Hofmann Biochemistry 1997 36 2166 2172
52. U. Arnold, in Protein Folding, ed., E. C. Walters, Nova Science Publishers, New York, NY, 2011, pp. 83-118
53. D. J. Cram Science 1988 240 760 767
54. B. R. Kelemen T. A. Klink M. A. Behlke S. R. Eubanks P. A. Leland R. T. Raines Nucleic Acids Res. 1999 27 3696 3701
55. J. A. Hodges R. T. Raines J. Am. Chem. Soc. 2003 125 9262 9263
56. U. Arnold M. P. Hinderaker R. T. Raines ScientificWorldJournal 2002 2 1823 1827
57. U. Arnold B. R. Huck S. H. Gellman R. T. Raines Protein Sci. 2013 22 274 279
58. U. Arnold M. P. Hinderaker B. L. Nilsson B. R. Huck S. H. Gellman R. T. Raines J. Am. Chem. Soc. 2002 124 8522 8523
59. A. Tam U. Arnold M. B. Soellner R. T. Raines J. Am. Chem. Soc. 2007 129 12670 12671
60. M. M. Santoro D. W. Bolen Biochemistry 1988 27 8063 8068
61. U. Arnold C. Schulenburg D. Schmidt R. Ulbrich-Hofmann Biochemistry 2006 45 3580 3587
62. U. Arnold R. Ulbrich-Hofmann Eur. J. Biochem. 2001 268 93 97