Frozen density functional free energy simulations of redox proteins: Computational studies of the reduction potential of plastocyanin and rusticyanin

Journal of the American Chemical Society

Volumn 125, Issue 17, 2003, Pages 5025-5039

  Olsson, Mats H M ^a   Hong, Gongyi ^a   Warshel, Arieh ^a  

^a UNIVERSITY OF SOUTHERN CALIFORNIA   (United States)

Author keywords

[No Author keywords available]

Indexed keywords

COMPUTATIONAL METHODS; COPPER; FREE ENERGY; PROBABILITY DENSITY FUNCTION; REDOX REACTIONS;

REDUCTION POTENTIAL;

PROTEINS;

COPPER PROTEIN; PLASTOCYANIN; RUSTICYANIN;

ARTICLE; CALCULATION; CHEMICAL REACTION; DENSITY FUNCTIONAL THEORY; DIPOLE; ENERGY; IONIZATION; OXIDATION REDUCTION REACTION; PROTEIN FUNCTION;

EID: 0037473550     PISSN: 00027863     EISSN: None     Source Type: Journal    
DOI: 10.1021/ja0212157     Document Type: Article

References (64)

1. Comba, P. In Molecular Modeling and Dynamics of Bioinorganic Systems; Banci, L., Comba, P., Eds.; Kluwer Academic Publishers: P.O.B, 17, 3300 AA Dordrecht, The Netherlands, 1997; pp 21-47.
2. Comba, P.; Remenyi, R. J. Comput. Chem. 2002, 23, 697-705.
3. Åqvist, J.; Warshel, A. J. Am. Chem. Soc. 1990, 112, 2860.
4. Gao, J.; Truhlar, D. G. Annu. Rev. Phys. Chem. 2002, 53, 467-505.
5. Warshel, A.; Levitt, M. J. Mol. Biol. 1976, 106, 421.
6. Gao, J. Acc. Chem. Res. 1996, 29, 298-305.
7. Friesner, R.; Beachy, M. D. Curr. Opin. Struct. Biol. 1998, 8, 257-262.
8. Monard, G.; Merz, K. M. Acc. Chem. Res. 1998, 32, 904-911.
9. Zhang, Y.; Liu, H.; Yang, W. J. Chem. Phys. 2000, 112 (8), 3483-3492.
10. Field, M. J. Comput. Chem. 2002, 23, 48-58.
11. Vaidehi, N.; Wesolowski, T. A.; Warshel, A. J. Chem. Phys. 1992, 97, 4264.
12. Vreven, T.; Morokuma, K. J. Chem. Phys. 2000, 113, 2969.
13. Wesolowski, T. A.; Warshel, A. J. Phys. Chem. 1993, 97, 8050.
14. Bentzien, J.; Muller, R. P.; Florián, J.; Warshel, A. J. Phys. Chem. B 1998, 102, 2293-2301.
15. Muller, R. P.; Warshel, A. J. Chem. Phys. 1995, 99, 17516.
16. Luzhkov, V.; Warshel, A. J. Comput. Chem. 1992, 13, 199.
17. Hong, G.; Strajbl, M.; Wesolowski, T. A.; Warshel, A. J. Comput. Chem. 2000, 21, 1554-1561.
18. Guss, J. M.; Harrowell, P. R.; Murata, M.; Norris, V. A.; Freeman, H. C. J. Mol. Biol. 1986, 192, 361-387.
19. Guss, J. M.; Bartunik, H. D.; Freeman, H. C. Acta Crystallogr. 1992, B48, 790-807.
20. Walter, R. L.; Ealick, S. E.; Friedman, A. M.; Blake, R. C.; Proctor, P.; Shoham, M. J. Mol. Biol. 1996, 263, 730-751.
21. Harvey, I.; Hao, Q.; Duke, E. M. H.; Ingledew, W. J.; Hasnain, S. S. Acta Crystallogr. 1998, D54, 629-635.
22. Sykes, A. G. Adv. Inorg. Chem. 1990, 36, 377-408.
23. Adman, E. T. Adv. Protein Chem. 1991, 42, 145-197.
24. Messerschmidt, A. Struct. Bonding 1998, 90, 37-68.
25. Romero, A.; Hoitink, C. W. G.; Nar, H.; Huber, R.; Messerschmidt, A.; Canters, G. W. J. Mol. Biol. 1993, 229, 1007-1021.
26. Zaitseva, I.; Zaitsev, V.; Card, G.; Moshkov, K.; Bax, B.; Ralph, A.; Lindley, P. J. Biol. Inorg. Chem. 1996, 1, 15-23.
27. Vallee, B. L.; Williams, R. J. P. Proc. Nat. Acad. Sci. 1968, 59, 498-505.
28. Malmström, B. G. Eur. J. Biochem. 1994, 223, 207-216.
29. Ryde, U.; Olsson, M. H. M.; Pierloot, K.; Roos, B. O. J. Mol. Biol. 1996, 261, 586-596.
30. Olsson, M. H. M.; Ryde, U. J. Biol. Inorg. Chem. 1999, 5.
31. Ryde, U.; Olsson, M. H. M.; Roos, B. O.; De Kerpel, J. A. O.; Pierloot, K. J. Biol. Inorg. Chem. 2000, 5, 565-574.
32. Winkler, J. R.; Wittung-Stafshede, P.; Leckner, J.; Malmström, B. G.; Gray, H. B. Proc. Nat. Acad. Sci. 1997, 94, 4246-4249.
33. Leckner, J.; Wittung, P.; Bonander, N.; Karlsson, B. G.; Malmström, B. G. J. Biol. Inorg. Chem. 1997, 2, 368-371.
34. Wittung-Stafshede, P.; Hill, M. G.; Gomez, E.; Di Bilio, A. J.; Karlsson, B. G.; Leckner, J.; Winkler, J. R.; Gray, H. B.; Malmström, B. G. J. Biol. Inorg. Chem. 1998, 3, 367-370.
35. Ryde, U.; Olsson, M. H. M.; Roos, B. O.; Carlos-Borin, A. Theor. Chem. Acc. 2001, 105, 452-462.
36. Ryde, U.; Olsson, M. H. M. Int. J. Quantum Chem.: Biophys. Quatern. 2001, 81, 335-347.
37. Comba, P.; Lledós, A.; Maseras, F.; Remenyi, R. Inorg. Chim. Acta 2001, 324, 21-26.
38. Donaire, A.; Jiménez, B.; Moratal, J. M.; Hall, J. F.; Hasnain, S. S. Biochemistry 2001, 40, 837-846.
39. Guckert, J. A.; Lowery, M. D.; Solomon, E. I. J. Am. Chem. Soc. 1995, 117, 2817-2844.
40. Malmström, B. G.; Leckner, J. Curr. Opin. Chem. Biol. 1998, 2, 286-292.
41. Libeu, C. A. P.; Kukimoto, M.; Nishiyama, M.; Hornouchi, S.; Adman, E. T. Biochemistry 1997, 36, 13160-13179.
42. Lee, F. S.; Chu, Z. T.; Warshel, A. J. Comput. Chem. 1993, 14, 161-185.
43. Langen, R.; Brayer, G. D.; Berghuis, A. M.; McLendon, G.; Sherman, F.; Warshel, A. J. Mol. Biol. 1992, 224, 589-600.
44. Sham, Y. Y.; Chu, Z. T.; Warshel, A. J. Phys. Chem. B 1997, 101, 4458-4472.
45. Wesolowski, T. A.; Muller, R. P.; Warshel, A. J. Chem. Phys. 1996, 100, 15444.
46. Churg, A. K.; Warshel, A. Biochemistry 1986, 25, 1675.
47. Lee, F. S.; Chu, Z. T.; Bolger, M. B.; Warshel, A. Protein Eng. 1992, 5, 215.
48. King, G.; Warshel, A. J. Chem. Phys. 1990, 93, 8682-8692.
49. Hummer, G.; Szabo, A. J. Chem. Phys. 1996, 105, 2004-2010.
50. Muegge, I.; Qi, P. X.; Wand, A. J.; Chu, Z. T.; Warshel, A. J. Phys. Chem. B 1997, 101, 825-836.
51. Stephens, P. J.; Jollie, D. R.; Warshel, A. Chem. Rev. 1996, 96, 2491.
52. Strajbl, M.; Hong, G.; Warshel, A. J. Phys. Chem. B 2002, 106(51), 13 333-13 343.
53. Chu, Z. T.; Villa, J.; Strajbl, M.; Schutz, C. N.; Shurki, A.; Warshel, A. MOLARIS, version beta9.05; 2002.
54. Mulliken, R. S. J. Chem. Phys. 1995, 23, 1833.
55. Johnson, E. T.; Parson, W. W. Biochemistry 2002, 41, 6483-6494.
56. Schutz, C. N.; Warshel, A. Proteins: Struct. Funct. Genet. 2001, 44, 400-417.
57. Bersuker, I. B. In Computational Chemistry: Reviews of Current Trends; Leszczynski, J., Ed.; World Scientific: Singapore, 2001; pp 69-135.
58. Wesolowski, T. A.; Goursot, A.; Weber, J. J. Chem. Phys. 2001, 115, 4791-4797.
59. St-Amant, A.; Salahub, D. R. Chem. Phys. Lett. 1990, 169, 387.
60. Sim, F.; Salahub, D. R.; Chin, S.; Dupuis, M. J. J. Chem. Phys. 1990, 95. 4317.
61. Botuyan, M. V.; Toy-Palmer, A.; Chung, J.; Blake II, R. C.; Beroza, P.; Case, D. A.; Dyson, H. J. J. Mol. Biol. 1996, 263, 752-767.
62. Krylova, K.; Kularilleke, C. P.; Heeg, M. J.; Salhi, C. A.; Ochrymowycz, L. A.; Rorabacher, D. B. Inorg. Chem. 1999, 38, 4322-4328.
63. Karlin, K. D.; Yandell, J. K. Inorg. Chem. 1984, 23, 1184-1188.
64. Minikis, R. M.; Kairys, V.; Jensen, J. H. J. Phys. Chem. A 2001, 105, 3829-3837.