Ion channels: Molecular modeling and simulation studies

Methods in Enzymology

Volumn 293, Issue , 1998, Pages 647-693

  Sansom, Mark S P ^a  

^a NONE

Author keywords

[No Author keywords available]

Indexed keywords

ION CHANNEL; MEMBRANE PROTEIN; NICOTINIC RECEPTOR; WATER;

ALPHA HELIX; BILAYER MEMBRANE; CIRCULAR DICHROISM; ION TRANSPORT; MEMBRANE CONDUCTANCE; MOLECULAR DYNAMICS; MOLECULAR MODEL; NUCLEAR MAGNETIC RESONANCE; PRIORITY JOURNAL; PROTEIN STRUCTURE; REVIEW; SIMULATOR; WATER TRANSPORT; X RAY DIFFRACTION;

EID: 0032318879     PISSN: 00766879     EISSN: None     Source Type: Book Series    
DOI: 10.1016/S0076-6879(98)93037-3     Document Type: Article

References (151)

1. G. A. Woolley and B. A. Wallace. J. Membr. Biol. 129, 109 (1992).
2. O. S. Andersen, C. Nielsen, A. M. Maer, J. A. Lundbaek, M. Goulian, and R. E. Koeppe II, Methods Enzymol. 294, [10], (1998).
3. M. B. Partenskii and P. C. Jordan, Quart. Rev. Biophys. 25, 477 (1992).
4. B. Roux and M. Karplus, Ann. Rev. Biophys. Biomol. Struct. 23, 731 (1994).
5. J. E. Gready, S. Ranganathan, P. R. Schofield, Y. Matsuo, and K. Nishikawa, Prot. Sci. 6, 52 (1997).
6. I. Tsigelny, N. Sugiyama, S. M. Sine, and P. Taylor, Biophys. J. 73, 52 (1997).
7. S. R. Durell and H. R. Guy. Biophys. J. 62, 238 (1992).
8. S. R. Durell and H. R. Guy. Neuropharmacology 35, 761 (1996).
9. M. J. Suteliffe, Z. G. Wo, and R. E. Oswald. Biophys. J. 70, 1575 (1996).
10. M. J. Suteliffe, A. H. Smeeton, Z. G. Wo, and R. E. Oswald, Methods Enzymol. 293, [32], 1998 (this volume).
11. D. T. Jones, W. R. Taylor, and J. M. Thornton, Biochem. 33, 3038 (1994).
12. A. T. Brünger and M. Karplus, Acc. Chem. Res. 24, 54 (1991).
13. M. P. Allen and D. J. Tildesley, "Computer Simulation of Liquids." Oxford University Press. Oxford, 1987.
14. C. L. Brooks, M. Karplus and B. M. Pettitt. "Proteins: A Theoretical Perspective of Dynamics, Structure and Thermodynamics." Wiley, New York, 1988.
15. J. A. McCammon and S. C. Harvey, "Dynamics of Proteins and Nucleic Acids." Cambridge University Press, Cambridge, 1987.
16. B. R. Brooks, R. E. Bruccoleri, B. D. Olafson, D. J. States, S. Swaminathan, and M. Karplus, J. Comp. Chem. 4, 187 (1983).
17. 15 R. J. Loncharich and B. R. Brooks. Proteins: Struct. Func. Genet. 6, 32 (1989).
18. S. Kirkpatrick, C. D. Gelatt and M. P. Vccchi, Science 220, 671 (1983).
19. K.-C. Chou and L. Carlacci. Prot. Eng. 4, 661 (1991).
20. M. Nilges, G. M. Clore and A. M. Gronenborn, FEBS Lett. 239, 129 (1988).
21. M. Nilges and A. T. Brünger, Prot. Eng. 4, 649 (1991).
22. M. Nilges and A. T. Brünger, Proteins: Struct. Func. Genet. 15, 133 (1993).
23. I. D. Kerr, R. Sankararamakrishnan, O. S. Smart, and M. S. P. Sansom, Biophys. J. 67, 1501 (1994).
24. M. S. P. Sansom and I. D. Kerr. Biophys. J. 69, 1334 (1995).
25. A. T. Brünger, "X-PLOR Version 3.1. A System for X-Ray Crystallography and NMR." Yale University Press, New Haven, Connecticut, 1992.
26. S. J. Weiner, P. A. Kollman, D. A. Case, U. C. Singh, C. Ohio, G. Alagona, S. Profeta, and P. Weiner, J. Am. Chem. Soc. 106, 765 (1984).
27. H. J. C. Berendsen, J. P. M. Postma, W. F. van Gunsteren, A. DiNola, and J. R. Haak, J. Chem. Phys. 81, 3684 (1984).
28. J. Hermans, H. J. C. Berendsen, W. F. van Gunsteren, and J. P. M. Postma, Biopolymers 23, 1513 (1984).
29. P. D. Adams, I. T. Arkin, D. M. Engelman, and A. T. Brünger, Nature Struct. Biol. 2, 154 (1995).
30. P. K. Yang, C. Y. Lee, and M. J. Hwang. Biophys. J. 72, 2479 (1997).
31. H. R. Guy and F. Hucho, Trends Neurosci. 10, 318 (1987).
32. H. R. Guy and G. Raghunathan. in "Computer-Assisted Modeling of Receptor-Ligand Interactions: Theoretical Aspects and Applications to Drug Design," p. 231. Liss, New York, 1989.
33. H. R. Guy and F. Conti, Trends Neurosci. 13, 201 (1990).
34. S. R. Durell, H. R. Guy, N. Arispe, E. Rojas, and H. B. Pollard. Biophys. J. 67, 2137 (1994).
35. H. R. Guy and S. R. Durell, Biophys. J. 68, A243 (1995).
36. S. R. Durrell, Y. Hao, and H. R. Guy. J. Struct. Biol. (in press) (1998).
37. P. Herzyk and R. E. Hubbard. Biophys. J. 69, 2419 (1995).
38. P. Herzyk and R. E. Hubbard, Biophys. J. 74, 1203 (1998).
39. N. Unwin, Nature 373, 37 (1995).
40. P. Agre, J. C. Mathai, B. L. Smith, and G. M. Preston. Methods Enzymol. 294, [29] (1998).
41. T. Walz, T. Hirai, K. Murata, J. B. Heymann, B. L. Smith, P. Agre. and A. Engel, Nature 387, 624 (1997).
42. A. Cheng. A. N. van Hoek, M. Yeager, A. S. Verkman, and A. K. Mitra, Nature 387, 627 (1997).
43. R. M. Stroud, M. P. McCarthy, and M. Shuster. Biochemistry 29, 11009 (1990).
44. N. Unwin, Neuron 3, 665 (1989).
45. J. P. Changeux, J. I. Galzi, A. Devillers-Thiéry, and D. Bertrand, Quart. Rev. Biophys. 25, 395 (1992).
46. H. Lester, Ann. Rev. Biophys. Biomol. Struct. 21, 267 (1992).
47. F. Hucho, V. I. Tsetlin, and J. Machold, Eur. J. Biochem. 239, 539 (1996).
48. A. Villarroel, S. Herlitze, M. Koenen, and B. Sakmann, Proc. R. Soc. Lond. B 243, 69 (1991).
49. M. S. P. Sansom, R. Sankararamakrishnan, and I. D. Kerr. Nature Struct. Biol 2, 624 (1995).
50. R. Sankararamakrishnan, C. Adcock, and M. S. P. Sansom, Biophys. J. 71, 1659 (1996).
51. M. S. P. Sansom, I. D. Kerr, and I. R. Mellor, Eur Biophys. J. 20, 229 (1991).
52. M. S. P. Sansom, Quart. Rev. Biophys. 26, 365 (1993).
53. R. O. Fox and F. M. Richards, Nature 300, 325 (1982).
54. G. Esposito, J. A. Carver, J. Boyd, and I. D. Camphell, Biochemistry 26, 1043 (1987).
55. C. E. Dempsey. J. Am. Chem. Soc. 117, 7526 (1995).
56. C. E. Dempsey and L. J. Handcock, Biophys. J. 70, 1777 (1996).
57. P. Biggin, J. Breed, H. S. Son, and M. S. P. Sansom, Biophys. J. 72, 627 (1997).
58. K. He, S. J. Ludtke, H. W. Huang, and D. L. Worcester. Biochemistry 34, 15614 (1995).
59. S. You, S. Peng, L. Lien, J. Breed, M. S. P. Sansom, and G. A. Woolley, Biochemistry 35, 6225 (1996).
60. J. E. Hall, I. Vodyanoy, T. M. Balasubramanian, and G. R. Marshall, Biophys. J. 45, 233 (1984).
61. G. Molle, J. Y. Dugast, G. Spach, and H. Duclohier, Biophys. J. 70, 1669 (1996).
62. J. Breed, I. D. Kerr, G. Molle, H. Duclohier, and M. S. P. Sansom. Biochim. Biophys. Acta 1330, 103 (1997).
63. O. S. Smart, J. Breed, G. R. Smith, and M. S. P. Sansom. Biophys. J. 72, 1109 (1997).
64. C. E. Dempsey, Biochim. Biophys. Acta 1031, 143 (1990).
65. I. D. Kerr, J. Dufourcq, J. A. Rice, D. R. Fredkin, and M. S. P. Sansom. Biochim. Biophys. Acta 1236, 219 (1995).
66. I. D. Kerr, D. G. Doak, R. Sankararamakrishnan, J. Breed, and M. S. P. Sansom, Prot. Eng. 9, 161 (1996).
67. S. O. Smith, K. Ascheim, and M. Groesbeek, Quart. Rev. Biophys. 4, 395 (1996).
68. N. Gibbs, R. B. Sessions, P. B. Williams, and C. E. Dempsey. Biophys. J. 72, 2490 (1997).
69. N. A. Swords and B. A. Wallace, Biochem. J. 289, 215 (1993).
70. P. I. Haris and D. Chapman, TIBS 17, 328 (1992).
71. L. J. Holsinger, D. Nichani, L. H. Pinto, and R. A. Lamb, J. Virol. 68, 1551 (1994).
72. G. D. Ewart, T. Sutherland, P. W. Gage, and G. B. Cox, J. Virol. 70, 7108 (1996).
73. U. Schubert, A. V. Ferrer-Montiel, M. Oblatt-Montal, P. Henklein, K. Strebel, and M. Montai, FEBS Lett. 398, 12 (1996).
74. A. Grice, I. D. Kerr, and M. S. P. Sansom, FEBS Lett. 405, 299 (1997).
75. I. T. Arkin, P. D. Adams, A. T. Brünger, S. O. Smith, and D. M. Engelman, Ann. Rev. Biophys. Biomol. Struct. 26, 157 (1997).
76. A. J. Hay, A. J. Wolstenholme, J. J. Skchel, and M. H. Smith. EMBO J. 4, 3021 (1985).
77. L. H. Pinto and R. A. Lamb, Trends Microbiol. 3, 271 (1995).
78. K. Shimbo, D. L. Brassard, R. A. Lamb, and L. H. Pinto, Biophys. J. 70, 1335 (1996).
79. I. V. Chizhmakov, F. M. Geraghty, D. C. Ogden, A. Hayhurst, M. Antoniou, and A. J. Hay, J. Physiol. 494, 329 (1996).
80. K. C. Duff, S. M. Kelly, N. C. Price, and J. P. Bradshaw, FEBS Lett. 311, 256 (1992).
81. F. A. Kovacs, M. T. Brenneman, J. Quine, and T. A. Cross, Biophys. J. 72, A399 (1997).
82. F. A. Kovacs and T. A. Cross. Biophys. J. 73, 2511 (1997).
83. M. S. P. Sansom, I. D. Kerr, G. R. Smith, and H. S. Son, Virology 233, 163 (1997).
84. R. J. Sugrue and A. J. Hay. Virology 180, 617 (1991).
85. L. J. Holsinger and R. A. Lamb, Virology 183, 32 (1991).
86. T. Sakaguchi, Q. A. Tu, L. A. Pinto, and R. A. Lamb, Proc. Natl. Acad. Sci. USA 94, 5000 (1997).
87. J. D. Lear, Z. R. Wasserman, and W. F. DeGrado, Science 240, 1177 (1988).
88. K. S. Åkerfeldt, J. D. Lear, Z. R. Wasserman, L. A. Chung, and W. F. DeGrado, Acc. Chem. Res. 26, 191 (1993).
89. J. D. Lear, Z. R. Wasserman, and W. F. DeGrado in "Membrane Protein Structure: Experimental Approaches" (S. H. White, ed.). Oxford University Press, Oxford, 1994.
90. P. Mitton and M. S. P. Sansom, Eur. Biophys. J. 25, 139 (1996).
91. I. T. Arkin, M. Rothman, C. F. C. Ludlam, S. Aimoto, D. M. Engelman, K. J. Rothschild, and S. O. Smith, J. Mol. Biol. 248, 824 (1995).
92. M. S. P. Sansom, G. R. Smith, O. S. Smart, and S. O. Smith, Biophys. Chem. 69, 269 (1997).
93. S. Bogusz, A. Boxer, and D. D. Busath. Prot. Eng. 5, 285 (1992).
94. J. C. Bradley and W. G. Richards. Prot. Eng. 7, 859 (1994).
95. I. D. Kerr and M. S. P. Sansom, Biophys. J. 73, 581 (1997).
96. C. Miller. Science 252 (1991).
97. O. Pongs, J. Membr. Biol. 136, 1 (1993).
98. A. M. Brown. Annu. Rev. Biophys. Biomol. Struct. 22, 173 (1993).
99. Q. Lü and C. Miller, Science 268, 304 (1995).
100. B. L. Tempel, D. M. Papazian, T. L. Schwarz, Y. N. Jan, and L. Y. Jan. Science 237, 770 (1487).
101. I. D. Kuntz, J. F. Thomason, and C. M. Oshiro, Methods Enzynwl. 177, 159 (1989).
102. L. Heginbotham and R. MacKinnon, Biophys. J. 65, 2089 (1993).
103. M. Tagliatela, M. S. Champagne, J. A. Drewe, and A. M. Brown. J. Biol. Chem. 269, 13867 (1994).
104. G. M. Lipkind, D. A. Hanck, and H. A. Fozzard, Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 92, 9215 (1995).
105. D. A. Doyle, R. A. Pfuetzner, A. Kuo, and R. MacKinnon, Science, 280, 69 (1998).
106. J. Breed, R. Sankararamakrishnan, I. D. Kerr, and M. S. P. Sansom, Biophys. J. 70, 1643 (1996).
107. V. Daggett and M. Levitt. Annu. Rev. Biophys. Biomol. Struct. 22, 353 (1993).
108. W. L. Jorgensen, J. Chandresekhar, J. D. Madura, R. W. Impey, and M. L. Klein, J. Chem. Phys. 79, 926 (1983).
109. C. Singh, R. Sankararamakrishnan, S. Subramanian, and E. Jakohsson, Biophys. J. 71, 2276 (1996).
110. M. Levitt, M. Hirshberg, R. Sharon, K. E. Laidig, and V. Daggett, J. Phys. Chem. B 101, 5051 (1997).
111. J. Breed, P. C. Biggin, I. D. Kerr, O. S. Smart, and M. S. P. Sansom, Biochim. Biophys. Acta 1325, 235 (1997).
112. K. R. Ranatunga, I. D. Kerr, C. Adcock, G. R. Smith, and M. S. P. Sansom. Biochim. Biophys. Acta 1370, 1 (1998).
113. R. Bull, G. R. Smith, and M. S. P. Sansom, in preparation (1997).
114. N. A. Sunstrom, L. S. Prekumar, A. Prekumar, G. Ewart, G. B. Cox, and P. W. Gage. J. Membr. Biol. 150, 127 (1996).
115. R. A. Lamb and L. H. Pinto. Virology 229, 1 (1997).
116. T. Betakova, M. V. Nermut, and A. J. Hay. J. Gen. Virol. 77, 2689 (1996).
117. S. W. Chiu, E. Jakobsson, S. Subramanian, and J. A. McCammon, Biophys. J. 60, 273 (1991).
118. M. E. Green and J. Lewis, Biophys. J. 59, 419 (1991).
119. 115 M. Sancho, M. B. Partenskii, V. Dorman, and P. C. Jordan. Biophys. J. 68, 427 (1995).
120. M. Engels, D. Bashford, and M. R. Ghadiri. J. Am. Chem. Soc. 117, 9151 (1995).
121. M. S. P. Sansom, G. R. Smith, C. Adcock, and P. C. Biggin. Biophys. J. 73, 2404 (1997).
122. A. Karshikoff, V. Spassov, S. W. Cowan, R. Ladenstein, and T. Schirmer, J. Mol. Biol. 240, 372 (1994).
123. L. Heginbotham, Z. Lu, T. Abramson, and R. MacKinnon, Biophys. J. 66, 1061 (1994).
124. P. C. Biggin and M. S. P. Sansom, Biophys. Chem. 60, 99 (1996).
125. O. Edholm and F. Jähnig, Biophys. Chem. 30, 279 (1988).
126. F. Jähnig and O. Edholm, J. Mol. Biol. 226, 837 (1992).
127. J. L. Cornette, K. B. Cease, H. Margalit, J. L. Spouge, J. A. Berzovsky, and C. LeLisi. J. Mol. Biol. 195, 659 (1987).
128. M. Milik and J. Skolnick. Proteins: Struct. Func. Genet. 15, 10 (1993).
129. M. Milik and J. Skolnick, Biophys. J. 69, 1382 (1995).
130. K. M. Merz and B. Roux, "Biological Membranes: A Molecular Perspective from Compulation and Experiment." Birkhäuser, Boston, 1996.
131. L. Shen, D. Bassolino, and T. Stouch, Biophys. J. 73, 3 (1997).
132. T. B. Woolf and B. Roux, Proteins: Struct. Func. Genet. 24, 92 (1996).
133. S. L. Price and J. M. Goodfellow. in "Computer Modelling of Biomolecular Processes" (J. M. Goodfellow and D. S. Moss, eds.), p. 85. Ellis Horwood, New York, 1992.
134. D. Chen, J. Lear, and B. Eisenberg, Biophys. J. 72, 97 (1997).
135. A. Syganow and E. von Kitzing, J. Phys. Chem. 99, 12030 (1995).
136. K. A. Sharp and B. Honig. Annu. Rev. Biophys. Chem. 19, 301 (1990).
137. M. E. Davis, J. D. Madura, B. A. Luty, and J. A. McCammon. Comput. Phys. Comm. 62, 187 (1991).
138. M. K. Gilson, K. A. Sharp, and B. H. Honig, J. Comp. Chem. 9, 327 (1988).
139. M. Zacharias, B. A. Luty, M. E. Davis, and J. A. McCammon, Biophys. J. 63, 1280 (1992).
140. R. M. Peitzsch, M. Eisenberg, K. A. Sharp, and S. McLaughlin, Biophys. J. 68, 729 (1995).
141. D. Sitkoff, K. A. Sharp, and B. Honig, J. Phys. Chem. 98, 1978 (1994).
142. 138 J. Warwicker, J. Mol. Biol. 236, 887 (1994).
143. Y. N. Vorobjev and J. Hermans, Biophys. J. 73, 722 (1997).
144. B. Hille, "Ionic Channels of Excitable Membranes," 2nd ed. Sinauer Associates, Sunder-land, Massachusetts, 1992.
145. O. S. Smart, J. M. Goodfellow, and B. A. Wallace. Biophys. J. 65, 2455 (1993).
146. B. Roux, in "Computer Modelling in Molecular Biology" (J. Goodfellow, ed.). p. 133. VCH, Weinheim, 1995.
147. P. K. Kienker, W. F. DeGrado, and J. D. Lear, Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 91, 4859 (1994).
148. G. A. Woolley, P. C. Biggin, A. Schultz, L. Lien, D. C. J. Jaikaran, J. Breed, K. Crowhurst, and M. S. P. Sansom, Biophys. J. 73, 770 (1997).
149. D. C. J. Jaikaran, P. C. Biggin, H. Wenschuh, M. S. P. Sansom, and G. A. Woolley, Biochem. 36, 13873 (1997).
150. D. Bashford and K. Gerwert, J. Mol. Biol. 224, 473 (1992).
151. S.-P. Scott and J. C. Tanaka, Methods Enzymol. 293, [33]. 1998 (this volume).