Hydrogen bonding of water to phosphatidylcholine in the membrane as studied by a molecular dynamics simulation: Location, geometry, and lipid-lipid bridging via hydrogen-bonded water

Journal of Physical Chemistry A

Volumn 101, Issue 20, 1997, Pages 3677-3691

  Pasenkiewicz Gierula, Marta ^a,b   Takaoka, Yuji ^b   Miyagawa, Hiroo ^b   Kitamura, Kunihiro ^b   Kusumi, Akihiro ^c,d  

^a JAGIELLONIAN UNIVERSITY   (Poland)

^b TAISHO PHARMACEUTICAL CO LTD   (Japan)

^c UNIVERSITY OF TOKYO   (Japan)

^d NAGOYA UNIVERSITY   (Japan)

Author keywords

[No Author keywords available]

Indexed keywords

EID: 0000065270     PISSN: 10895639     EISSN: None     Source Type: Journal    
DOI: 10.1021/jp962099v     Document Type: Article

References (73)

1. Tanford, C. The Hydrophobic Effect; Wiley: New York, 1980.
2. Pearson, R. H.; Pascher, I. Nature; 1979, 281, 499-501.
3. Hauser, H.; Pascher, I.; Pearson, R. H.; Sundell, S. Biochim. Biophys. Acta; 1981, 650, 21-51.
4. Griffith, O. H.; Dehlinger, P. J.; Van, S. P. J. Memb. Biol. 1974, 15, 159-192.
5. Weaver, J. C.; Powell, K. T.; Mintzer, R. A. Bioelectrochem. Bioenerg. 1984, 12, 405-412.
6. Nagle, J. F. Bioelectrochem. Bioenerg. 1987, 19, 413-426.
7. Deamer, D. W.; Nichols, J. W. J. Membr. Biol. 1989, 107, 91-103.
8. Subczynski, W. K.; Wisniewska, A.; Yin, J.-J.; Hyde, J. S.; Kusumi, A. Biochemistry 1994, 33, 1670-1681.
9. Helfrich, W.; Servuss, R.-M. Nuovo Cimento Soc. Ital. Fis., D 1984, 3, 137-151.
10. Gawrisch, K.; Arnold, K.; Gottwald, T.; Klose, G.; Volke, F. Stud. Biophys. 1978, 74, 13-14.
11. Arnold, K.; Pratsch, L.; Gawrisch, K. Biochim. Biophys. Acta 1983, 728, 121-128.
12. Nagle, J. F. Biophys. J. 1993, 64, 1476-1481.
13. Wong, P. T. T.; Mantsch, H. H. Chem. Phys. Lipids 1988, 46, 213-224.
14. Wu, S. H.; McConnell, H. M. Biochemistry 1975, 14, 847-854.
15. Karnovsky, M. J.; Kleinfeld, A. M.; Hoover, R. L.; Klausner, R. D. J. Cell Biol. 1982, 94, 1-6.
16. Sackmann, E.; Ruppel, D.; Gebhardt, C. In Liquid Crystals of One-and Two-Dimensional Order; Helfrich, W., Heppke, G., Eds.; Springer Verlag: Berlin, 1982; pp 309-326.
17. Meirovitch, E.; Freed, J. H. J. Phys. Chem. 1980, 84, 3281-3295.
18. Subczynski, W. K.; Antholine, W. E.; Hyde, J. S.; Kusumi, A. Biochemistry 1990, 29, 7936-7945.
19. Charifson, P. S.; Hiskey, R. G.; Pedersen, L. G. J. Comput. Chem. 1990, 11, 1181-1186.
20. Berkowitz, M. L.; Raghavan, K. Langmuir 1991, 7, 1042-1044.
21. Raghavan, K.; Reddy, M. R.; Berkowitz, M. L. Langmuir 1992, 8, 233-240.
22. Damodaran, K. V.; Merz, K. M., Jr.; Gaber, B. P. Biochemistry 1992, 31, 7656-7664.
23. Alper, H. E.; Bassolino-Klimas, D.; Stouch, T. R. J. Chem. Phys. 1993, 99, 5547-5559.
24. Damodaran, K. V.; Merz, K. M., Jr. Biophys. J. 1994, 66, 1076-1087.
25. Marrink, S.-J.; Berendsen, H. J. C. J. Phys. Chem. 1994, 98, 4155-4168.
26. Egberts, E.; Marrink, S.-J.; Berendsen, H. J. C. Eur. Biophys. J. 1994, 22, 423-436.
27. Kusumi, A.; Subczynski, W. K.; Pasenkiewicz-Gierula, M.; Hyde, J. S.; Merkel, H. Biochim. Biophys. Acta 1986, 854, 307-317.
28. Kusumi, A.; Pasenkiewicz-Gierula, M. Biochemistry 1988, 27, 4407-4415.
29. Pasenkiewicz-Gierula, M.; Subczynski, W. K.; Kusumi, A. Biochemistry 1990, 29, 4059-4069.
30. Pasenkiewicz-Gierula, M.; Subczynski, W. K.; Kusumi, A. Biochimie 1991, 73, 1311-1316.
31. Subczynski, W. K.; Hyde, J. S.; Kusumi, A. Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 1989, 86, 4474-4478.
32. Subczynski, W. K.; Hyde, J. S.; Kusumi, A. Biochemistry 1991, 30, 8578-8590.
33. Pearlman, D. A.; Case, D. A.; Caldwell, J. C.; Seibel, G. L.; Singh, U. C.; Weiner, P. K.; Kollman, P. A. AMBER 4.0; University of California, San Francisco, 1991.
34. Vanderkooi, G. Biochemistry 1991, 30, 10760-10768.
35. Jorgensen, W. L.; Tirado-Rives, J. J. Am. Chem. Soc. 1988, 110, 1657-1666.
36. Jorgensen, W. L.; Chandrasekhar, J.; Madura, J. D.; Impey, R.; Klein, M. L. J. Chem. Phys. 1983, 79, 926-935 and references therein.
37. Frisch, M. J.; Head-Gordon, M.; Trucks, G. W.; Foresman, J. B.; Schlegel, H. B.; Raghavachari, K.; Robb, M. A.; Blinkley, J. S.; Gonzalez, C.; Defrees, D. J.; Fox, D. J.; Whiteside, R. A.; Seeger, R.; Melius, C. M.; Baker, J.; Martin, R. L.; Kahn, L. R.; Stewart, J. J. P.; Topiol, S.; Pople, J. A. GAUSSIAN-90; Gaussian, Inc.: Pittsburgh, PA, 1990.
38. Connolly, M. L. Science 1983, 221, 709-713.
39. Ryckaert, J. P.; Cicotti, G.; Berendsen, H. J. C. J. Comput. Phys. 1977, 22, 327-341. Chiu, S.-W.; Clark, M.; Balaji, V.; Subramanian, S.; Scott, H. L.; Jacobsson, E. Biophys. J. 1995, 69, 1230-1245.
40. Ryckaert, J. P.; Cicotti, G.; Berendsen, H. J. C. J. Comput. Phys. 1977, 22, 327-341. Chiu, S.-W.; Clark, M.; Balaji, V.; Subramanian, S.; Scott, H. L.; Jacobsson, E. Biophys. J. 1995, 69, 1230-1245.
41. Egberts, E.; Marrik, S.-J.; Berendsen, H. C. Eur. Biophys. J. 1994, 22, 432-436.
42. Ewald, P. P. Ann. Phys. 1921, 64, 253-287.
43. Berendsen, H. J. C.; Postma, J. P. M.; van Gunsteren, W. F.; DiNola, A.; Haak, J. R. J. Chem. Phys. 1984, 81, 3684-3690.
44. Stouch, T. R.; Williams, D. E. J. Comput. Chem. 1992, 13, 622-632.
45. Mendelsohn, R.; Davies, M. A.; Brauner, J. W.; Schuster, H. F.; Dluhy, R. A. Biochemistry 1989, 28, 8934-8939.
46. Salsbury, N. J.; Darke, A.; Chapman, D. Chem. Phys. Lipids 1972, 8, 142-151.
47. Rand, R. P.; Parsegian, V. A. Biochim. Biophys. Acta 1989, 988, 351-376.
48. Nagle, J. F.; Wiener, M. C. Biochim. Biophys. Acta 1988, 942, 1-10. Nagle, J. F.; Zhang, R.; Tristram-Nagle, S.; Sun, W.; Petrache, H. I.; Suter, R. M. Biophys. J. 1996, 70, 1419-1431. Tu, K.; Tobias, D. J.; Klein, M. L. Biophys. J. 1995, 69, 2558-2562.
49. Nagle, J. F.; Wiener, M. C. Biochim. Biophys. Acta 1988, 942, 1-10. Nagle, J. F.; Zhang, R.; Tristram-Nagle, S.; Sun, W.; Petrache, H. I.; Suter, R. M. Biophys. J. 1996, 70, 1419-1431. Tu, K.; Tobias, D. J.; Klein, M. L. Biophys. J. 1995, 69, 2558-2562.
50. Nagle, J. F.; Wiener, M. C. Biochim. Biophys. Acta 1988, 942, 1-10. Nagle, J. F.; Zhang, R.; Tristram-Nagle, S.; Sun, W.; Petrache, H. I.; Suter, R. M. Biophys. J. 1996, 70, 1419-1431. Tu, K.; Tobias, D. J.; Klein, M. L. Biophys. J. 1995, 69, 2558-2562.
51. Pink, D. A.; Green, T. J.; Chapman, D. Biochemistry 1980, 19, 349-356.
52. Casal, H. L.; McElhaney, R. N. Biochemistry 1990, 29, 4523-5427.
53. Seelig, A.; Seelig, J. Biochemistry 1977, 16, 45-50.
54. Hubbell, W. L.; McConnell, H. M. J. Am. Chem. Soc. 1971, 93, 314-326.
55. Meier, P.; Blume, A.; Ohmes, E.; Neugebauer, F. A.; Kothe, G. Biochemistry 1982, 21, 526-534.
56. Moser, M.; Marsh, D.; Meier, P.; Wassmer, K.-H.; Kothe, G. Biophys. J. 1989, 55, 111-123.
57. Carlson, J. M.; Sethna, J. P. Phys. Rev. A 1987, 36, 3359-3374.
58. Büldt, G.; Gally, H. U.; Seelig, J. J. Mol. Biol. 1979, 134, 673-691.
59. Levine, Y. K.; Wilkins, M. H. F. Nature New Biol. 1971, 230, 69-72.
60. Stouch, T. R. Mol. Simul. 1993, 10, 335-362.
61. Murray-Rust, P.; Glusker, J. P. J. Am. Chem. Soc. 1984, 106, 1018-1025.
62. Borle, F.; Seelig, J. Biochim. Biophys. Acta 1983, 735, 131-136.
63. Frischleder, F.; Gleichmann, S.; Karhl, R. Chem. Phys. Lipids 1977, 19, 144-149.
64. Vanderkooi, G. J. Phys. Chem. 1983, 87, 5121-5129.
65. Sarma, R.; Ramirez, F.; Narayanan, P.; McKeever, B.; Okazaki, H.; Marecek, J. F. J. Am. Chem. Soc. 1978, 100, 4453-4458.
66. Taylor, R.; Kennard, O.; Versichel, W. J. Am. Chem. Soc. 1983, 105, 5761-5766.
67. Vanderkooi, G. Biochemistry 1991, 30, 10760-10768 (Supplementary Material).
68. Scheiner, S. In Reviews in Computational Chemistry II; Lipkowitz, K. B., Boyd, D. B., Eds.; VCH Publishers, Inc.: New York, 1991; pp 165-218.
69. Narten, A. H.; Levy, H. A. Science 1969, 165, 447-454.
70. Narten, A. H.; Thiessen, W. E.; Blum, L. Science 1982, 217, 1033-1034.
71. Vedani, A.; Dunitz, J. D. J. Am. Chem. Soc. 1985, 107, 7653-7658.
72. Stillinger, F. H. Science 1980, 209, 451-457 and references therein.
73. Alper, H. E.; Bassolino, D.; Stouch, T. R. J. Chem. Phys. 1993, 98, 9798-9807.