Molecular dynamics simulations highlight the structural differences among DNA:DNA, RNA:RNA, and DNA:RNA hybrid duplexes

Journal of the American Chemical Society

Volumn 119, Issue 21, 1997, Pages 4805-4825

  Cheatham III, Thomas E ^a,b   Kollman, Peter A ^a  

^a UNIVERSITY OF CALIFORNIA   (United States)

^b NATIONAL INSTITUTES OF HEALTH   (United States)

Author keywords

[No Author keywords available]

Indexed keywords

DOUBLE STRANDED DNA; RNA;

ARTICLE; CRYSTAL STRUCTURE; DNA RNA HYBRIDIZATION; DNA SEQUENCE; DNA STRUCTURE; DYNAMICS; RNA RNA HYBRIDIZATION; STRUCTURE ACTIVITY RELATION; STRUCTURE ANALYSIS;

EID: 0030953141     PISSN: 00027863     EISSN: None     Source Type: Journal    
DOI: 10.1021/ja963641w     Document Type: Article

References (98)

1. Gotte, M.; Fackler, S.; Hermann, T.; Perola, E.; Cellai, L.; Gross, H. J.; Le Grice, S. F.; Heumann, H. EMBO J. 1995, 14, 833-41.
2. Hansen, U. M.; McClure, W. R. J. Biol. Chem. 1980, 255, 9556-63.
3. Ribas de Pouplana, L.; Auld, D. S.; Kim, S.; Schimmerl, P. Biochemistry 1996, 35, 8095-8102.
4. Ogawa, T.; Okazaki, T. Annu. Rev. Biochem. 1980, 49, 421-57.
5. Varmus, H. Science 1988, 240, 1427-35.
6. Daniels, G. A.; Lieber, M. R. Nucleic Acids Res. 1995, 23, 5006-11.
7. Uhlmann, E.; Peyman, A. Chem. Rev. 1990, 90, 543-584.
8. Beveridge, D. L.; Swaminathan, S.; Ravishanker, G.; Withka, J. M.; Srinivasan, J.; Prevost, C.; Louise-May, S.; Langley, D. R.; DiCapua, F. M.; Bolton, P. H. Molecular dynamics simulations on the hydration, structure and motions of DNA oligomers; Beveridge, D. L., Swaminathan, S., Ravishanker, G., Withka, J. M., Srinivasan, J., Prevost, C., Louise-May, S., Langley, D. R., DiCapua, F. M., Bolton, P. H., Eds.; Macmillan Press: Riverside, NJ, 1993; pp 165-225.
9. Beveridge, D. L.; Ravishanker, G. Curr. Opin. Struct. Biol. 1994, 4, 246-255.
10. Cheatham, T. E., III; Miller, J. L.; Fox, T.; Darden, T. A.; Kollman, P. A. J. Am. Chem. Soc. 1995, 117, 4193-4194.
11. Louise-May, S.; Auffinger, P.; Westhof, E. Curr. Opin. Struct. Biol. 1996, 6, 289-298.
12. Weerasinghe, S.; Smith, P. E.; Mohan, V.; Cheng, Y. K.; Pettitt, B. M. J. Am. Chem. Soc. 1995, 117, 2147-2158.
13. York, D. M.; Yang, W.; Lee, H.; Darden, T. A.; Pedersen, L. J. Am. Chem. Soc. 1995, 117, 5001-5002.
14. Zichi, D. A. J. Am. Chem. Soc. 1995, 117, 2957-2969.
15. Yang, L. Q.; Pettitt, B. M. J. Phys. Chem. 1996, 100, 2564-2566.
16. Brooks, B. R.; Bruccoleri, R. E.; Olafson, B. D.; States, D. J.; Swaminathan, S.; Karplus, M. J. Comp. Chem. 1983, 4, 187-217.
17. Mackerell, A. D.; Wiorkiewiczkuczera, J.; Karplus, M. J. Am. Chem. Soc. 1995, 117, 11946-11975.
18. Cornell, W. D.; Cieplak, P.; Bayly, C. I.; Gould, I. R.; Merz, K. M.; Ferguson, D. M.; Spellmeyer, D. C.; Fox, T.; Caldwell, J. W.; Kollman, P. A. J. Am. Chem. Soc. 1995, 117, 5179-5197.
19. Essmann, U.; Perera, L.; Berkowitz, M. L.; Darden, T.; Lee, H.; Pedersen, L. G. J. Chem. Phys. 1995, 103, 8577-8593.
20. Pearlman, D. A.; Case, D. A.; Caldwell, J. W.; Ross, W. S.; Cheatham, T. E.; Debolt, S.; Ferguson, D.; Seibel, G.; Kollman, P. Comp. Phys. Commun. 1995, 91, 1-41.
21. Cieplak, P.; Cheatham, T. E.; III; Kollman, P. A. J. Am. Chem. Soc. In press.
22. Duan, Y.; Wilkosz, P.; Crowley, M.; Rosenberg, J. M. J. Mol. Biol. Submitted for publication.
23. Young, M. A.; Jayaram, B.; Beveridge, D. L. J. Am. Chem. Soc. 1997, 119, 59-69.
24. Cheatham, T. E., III; Kollman, P. A. J. Mol. Biol. 1996, 259, 434-44.
25. Dickerson, R. E.; Goodsell, D. S.; Kopka, M. L.; Pjura, P. E. J. Biomol. Struct. Dyn. 1987, 5, 557-79.
26. Dickerson, R. E.; Goodsell, D. S.; Neidle, S. Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 1994, 91, 3579-83.
27. Ramakrishnan, B.; Sundaralingam, M. J. Biomol. Struct. Dyn. 1993, 11, 11-26.
28. Lipanov, A.; Kopka, M. L.; Kaczor-Grzeskowiak, M.; Quintana, J.; Dickerson, R. E. Biochemistry 1993, 32, 1373-89.
29. Shakked, Z.; Guerstein-Guzikevich, G.; Eisenstein, M.; Frolow, F.; Rabinovich, D. Nature 1989, 342, 456-60.
30. Portmann, S.; Usman, N.; Egli, M. Biochemistry 1995, 34, 7569-75.
31. Thomas, G. J., Jr.; Benevides, J. M.; Overman, S. A.; Ueda, T.; Ushizawa, K.; Saitoh, M.; Tsuboi, M. Biophys. J. 1995, 68, 1073-88.
32. Fujiwara, T.; Shindo, H. Biochemistry 1985, 24, 896-902.
33. Shindo, H.; Fujiwara, T.; Akutsu, H.; Matsumoto, U.; Kyogoku, Y. Biochemistry 1985, 24, 887-95.
34. Ulyanov, N. B.; Schmitz, U.; Kumar, A.; James, T. L. Biophys. J. 1995, 68, 13-24.
35. Ravishanker, G.; Swaminathan, S.; Beveridge, D. L.; Lavery, R.; Sklenar, H. J. Biomol. Struct. Dyn. 1989, 6, 669-99.
36. Schmitz, U.; Ulyanov, N. B.; Kumar, A.; James, T. L. J. Mol. Biol. 1993, 234, 373-89.
37. Weisz, K.; Shafer, R. H.; Egan, W.; James, T. L. Biochemistry 1994, 33, 354-66.
38. Poncin, M.; Hartmann, B.; Lavery, R. J. Mol. Biol. 1992, 226, 775-94.
39. Lavery, R.; Hartmann, B. Biophys. Chem. 1994, 50, 33-45.
40. Holbrook, S. R.; Kim, S.-H. J. Mol. Biol. 1984, 173, 361-388.
41. Wang, A. H.; Fujii, S.; van Boom, J. H.; van der Marel, G. A.; van Boeckel, S. A.; Rich, A. Nature 1982, 299, 601-4.
42. Egli, M.; Usman, N.; Zhang, S. G.; Rich, A. Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 1992, 89, 534-8.
43. Zimmerman, S. B.; Pheiffer, B. H. Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 1981, 78, 78-82.
44. Gray, D. M.; Ratliff, R. L. Biopolymers 1975, 14, 487-98.
45. Hall, K. B.; McLaughlin, L. W. Biochemistry 1991, 30, 10606-13.
46. Roberts, R. W.; Crothers, D. M. Science 1992, 258, 1463-6.
47. Steely, H. T., Jr.; Gray, D. M.; Ratliff, R. L. Nucleic Acids Res. 1986, 14, 10071-90.
48. Chou, S. H.; Flynn, P.; Reid, B. Biochemistry 1989, 28, 2435-43.
49. Fedoroff, O.; Salazar, M.; Reid, B. R. J. Mol. Biol. 1993, 233, 509-23.
50. Gao, X.; Jeffs, P. W. J. Biomol. NMR 1994, 4, 367-84.
51. Gonzalez, C.; Stec, W.; Kobylanska, A.; Hogrefe, R. I.; Reynolds, M.; James, T. L. Biochemistry 1994, 33, 11062-72.
52. Katahira, M.; Lee, S. J.; Kobayashi, Y.; Sugeta, H.; Kyogoku, Y.; Iwai, S.; Ohtsuka, E.; Benevides, J. M.; Thomas, G. J. J. Am. Chem. Soc. 1990, 112, 4508-4512.
53. Lane, A. N.; Ebel, S.; Brown, T. Eur. J. Biochem. 1993, 215, 297-306.
54. Salazar, M.; Fedoroff, O. Y.; Miller, J. M.; Ribeiro, N. S.; Reid, B. R. Biochemistry 1993, 32, 4207-15.
55. Gonzalez, C.; Stec, W.; Reynolds, M. A.; James, T. L. Biochemistry 1995, 34, 4969-82.
56. Lavery, R.; Zakrzewska, K.; Sklenar, H. Comp. Phys. Commun. 1995, 91, 135-158.
57. Sanghani, S. R.; Lavery, R. Nucleic Acids Res. 1994, 22, 1444-1449.
58. Fritsch, V.; Wolf, R. M. J. Biomol. Struct. Dyn. 1994, 11, 1161-1174.
59. Arnott, S.; Hukins, D. W. Biochem. Biophys. Res. Commun. 1972, 47, 1504-9.
60. Ryckaert, J. P.; Ciccotti, G.; Berendsen, H. J. C. J. Comp. Phys. 1977, 23, 327-341.
61. Berendsen, H. J. C.; Postma, J. P. M.; van Gunsteren, W. F.; DiNola, A.; Haak, J. R. J. Comp. Phys. 1984, 81, 3684-3690.
62. Lavery, R.; Sklenar, H. J. Biomol. Struct. Dyn. 1988, 6, 63-91.
63. Saenger, W. Principles of Nucleic Acid Structure; Springer-Verlag: New York, 1984.
64. Dickerson, R. E. Nucleic Acids Res. 1989, 17, 1797-803.
65. Altona, C.; Sundaralingam, M. J. Am. Chem. Soc. 1972, 94, 8205-8212.
66. Ferrin, T. E.; Huang, C. C.; Jarvis, L. E.; Langridge, R. J. Mol. Graphics 1988, 6, 13-27.
67. Vincent, J. J.; Merz, K. M. J. Comp. Chem. 1995, 16, 1420-1427.
68. Gorin, A. A.; Zhurkin, V. B.; Olson, W. K. J. Mol. Biol. 1995, 247, 34-48.
69. Haran, T. E.; Shakked, Z.; Wang, A. H.; Rich, A. J. Biomol. Struct. Dyn. 1987, 5, 199-217.
70. Yanagi, K.; Prive, G. G.; Dickerson, R. E. J. Mol. Biol. 1991, 217, 201-14.
71. Babcock, M. S.; Olson, W. K. J. Mol. Biol. 1994, 237, 98-124.
72. Eisenstein, M.; Shakked, Z. J. Mol. Biol. 1995, 248, 662-678.
73. Calladine, C. R. J. Mol. Biol. 1982, 161, 343-52.
74. Olson, W. K. Nucleic Acids Res. 1982, 10, 777-87.
75. Jain, S.; Sundaralingam, M. J. Biol. Chem. 1989, 264, 12780-4.
76. Olson, W. K.; Sussman, J. L. J. Am. Chem. Soc. 1982, 104, 270-278.
77. Prive, G. G.; Yanagi, K.; Dickerson, R. E. J. Mol. Biol. 1991, 217, 177-99.
78. Tidor B.; Irikura, K. K.; Brooks, B. R.; Karplus, M. J. Biomol. Struct. Dyn. 1983, 1, 231-252.
79. Schneider, B.; Cohen, D. M.; Schleifer, L.; Srinivasan, A. R.; Olson, W. K.; Berman, H. M. Biophys. J. 1993, 65, 2291-303.
80. Umrania, Y.; Nikjoo, H.; Goodfellow, J. M. Int. J. Radiat. Biol. 1995, 67, 145-52.
81. Rosenfield, R. E. J.; Swanson, S. M.; Meyer, E. F. J.; Carrell, H. L.; Murray-Rust, P. J. Mol. Graphics 1984, 2, 43-46.
82. Laughton, C. A.; Luque, F. J.; Orozco, M. J. Phys. Chem. 1995, 99, 11591-11599.
83. Kopka, M. L.; Fratini, A. V.; Drew, H. R., Dickerson, R. E. J. Mol. Biol. 1983, 163, 129-46.
84. Subramanian, P. S.; Ravishanker, G.; Beveridge, D. L. Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 1988, 85, 1836-40.
85. Pullman, A.; Pullman, B. Annu. Rev. Biophys. 1975, 7, 505-566.
86. Subramanian, P. S.; Beveridge, D. L. J. Biomol. Struct. Dyn. 1989, 6, 1093-1122.
87. Drew, H. R.; Dickerson, R. E. J. Mol. Biol. 1981, 151, 535-56.
88. Schneider, B.; Berman, H. M. Biophys. J. 1995, 69, 2661-9.
89. Edwards, K. J.; Brown, D. G.; Spink, N.; Skelly, J. V.; Neidle, S. J. Mol. Biol. 1992, 226, 1161-1173.
90. Liepinsh, E.; Otting, G.; Wuthrich, K. Nucleic Acid Res. 1992, 20, 6549-6553.
91. Langan, P.; Forsyth, V. T.; Mahendrasingam, A.; Pigram, W. J.; Mason, S. A.; Fuller, W. J. Biomol. Struct. Dyn. 1992, 10, 489-503.
92. Egli, M.; Portmann, S.; Usman, N. Biochemistry 1996, 35, 8489-94.
93. Saenger, W.; Hunter, W. N.; Kennard, O. Nature 1986, 324, 385-388.
94. Westhof, E. Annu. Rev. Biophys. Biophys. Chem. 1988, 17, 125-144.
95. Weeks, K. M.; Crothers, D. M. Science 1993, 261, 1574-1577.
96. Gao, Y.-G.; Robinson, H.; van Boom, J. H.; Wang, A. H.-J. Biophys. J. 1995, 69, 559-568.
97. Roitberg, A.; Elber, R. J. Chem. Phys. 1991, 95, 9277-9286.
98. Miller, J. L.; Kollman, P. A. J. Mol. Biol. In press.