Calculation of the binding free energy for magnesium-RNA interactions

Biopolymers

Volumn 77, Issue 3, 2005, Pages 137-154

  Petrov, Anton S ^a,b   Lamm, Gene ^a   Pack, George R ^a  

^a UNIVERSITY OF LOUISVILLE   (United States)

^b GEORGIA INSTITUTE OF TECHNOLOGY   (United States)

Author keywords

Mg induced structure; Mg nucleic acids; RNA conformation; RNA folding; RNA structure

Indexed keywords

BINDING ENERGY; FREE ENERGY; IONS; MAGNESIUM PRINTING PLATES;

BINDING FREE ENERGY; BINDING SITE; DIVALENT IONS; ELECTROSTATIC FORCES;

RNA;

MAGNESIUM ION;

AB INITIO CALCULATION; ACCURACY; ARTICLE; BINDING AFFINITY; BINDING KINETICS; BINDING SITE; CALCULATION; COMPLEX FORMATION; DIFFUSION COEFFICIENT; ELECTRICITY; ENERGY; ENTROPY; MOLECULAR MODEL; POISSON DISTRIBUTION; PROTEIN INTERACTION; RNA CONFORMATION; RNA STRUCTURE; SOLVATION; STRUCTURE ANALYSIS; THERMODYNAMICS;

ANIMALS; COMPUTATIONAL BIOLOGY; ENTROPY; INTRONS; MAGNESIUM; MODELS, MOLECULAR; NUCLEIC ACID CONFORMATION; RNA; TETRAHYMENA THERMOPHILA; THERMODYNAMICS;

EID: 10044224233     PISSN: 00063525     EISSN: None     Source Type: Journal    
DOI: 10.1002/bip.20171     Document Type: Article

References (86)

1. Tinoco, I., Jr.; Bustamante, C. J Mol Biol 1999, 293, 271.
2. Silverman, K. S.; Zheng, M. X.; Wu, M.; Tinoco, I.; Cech, T. R. RNA - A Publication of the RNA Society 1999, 5, 1665.
3. Anderson, C. F.; Record, M. T. ARPC 1995, 46, 657.
4. Bolton, P. H.; Kearns, D. R. Biochemistry 1977, 16, 5729.
5. Bolton, P. H.; Kearns, D. R. Biochem Biophys Acta 1977, 477, 10.
6. Cole, P. E.; Crothers, D. M.; Yang, S. K. Biochemistry 1972, 11, 4358.
7. Reid, B. R.; Robillard, G. T. Nature 1975, 257, 287.
8. Gonzalez, R. L.; Tinoco, I. J Mol Biol 1999, 289, 1267.
9. Bassi, G. S.; Murchie, A. I. H.; Lilley, D. M. J. RNA - A Publication of the RNA Society 1996, 2, 756.
10. Stein, A.; Crothers, D. M. Biochemistry 1976, 15, 160.
11. Cate, J. H.; Gooding, A. R.; Podell, E.; Zhou, K.; Golden, B. L.; Kundrot, C. E.; Cech, T. R.; Doudna, J. A. Science 1996, 273, 1678.
12. Juneau, K.; Podell, E.; Harrington, D. J.; Cech, T. R. Structure 2001, 9, 221.
13. Celander, D. W.; Cech, T. R. Science 1991, 251, 401.
14. Anderson, C. F.; Record, M. T. ARPC 1982, 33, 191.
15. Sander, C.; Tso, P. O. P. J Mol Biol 1971, 55, 1.
16. Archer, B. G.; Craney, C. L.; Krakauer, H. Biopolymers 1972, 11, 781.
17. Colmenarejo, G.; Tinoco, I. J Mol Biol 1999, 290, 119.
18. Danchin, A.; Gueron, M. Eur J Biochem 1970, 16, 532.
19. Romer, R.; Hach, R. Eur J Biochem 1975, 55, 271.
20. Rialdi, G.; Biltonen, R.; Levy, J. Biochemistry 1972, 11, 2472.
21. Misra, V. K.; Draper, D. E. Nucleic Acid Sci 1998, 48, 113.
22. Misra, V. K.; Draper, D. E. J Mol Biol 2002, 317, 507.
23. Manning, G. S. J Phys Chem B 1969, 51, 924.
24. Pack, G. R.; Wong, L.; Lamm, G. Biopolymers 1999, 49, 575.
25. Korolev, N.; Lyubartsev, A. P.; Nordenskiold, L. J Biomol Struct Dyn 2002, 20, 275.
26. Reblova, K.; Spackova, N.; Sponer, J. E.; Koca, J.; Sponer, J. Nucleic Acids Res 2003, 31, 6942.
27. Auffinger, P.; Bielecki, L.; Westhof, E. Chem Biol 2003, 10, 551.
28. Auffinger, P.; Bielecki, L.; Westhof, E. J Mol Biol 2004, 335, 555.
29. Gresh, N.; Sponer, J. E.; Spackova, N.; Leszczynski, J.; Sponer, J. J Phys Chem B 2003, 107, 8669.
30. Sponer, J.; Sabat, M.; Burda, J. V.; Leszczynski, J.; Hobza, P.; Lippert, B. J Biol Inorg Chem 1999, 4, 537.
31. Sponer, J.; Leszczynski, J.; Hobza, P. Biopolymers 2001, 61, 3.
32. Sponer, J.; Burda, J. V.; Leszczynski, J.; Hobza, P. J Biomol Struct Dyn 1999, 17, 61.
33. Petrov, A. S.; Lamm, G.; Pack, G. R. J Phys Chem B 2002, 106, 3294.
34. Rulisek, L.; Sponer, J. J Phys Chem B 2003, 107, 1913.
35. Petrov, A. S.; Pack, G. R.; Lamm, G. J Phys Chem B 2004, 108, 6072.
36. Sharp, K. A.; Friedman, R. A.; Misra, V.; Hecht, J.; Honig, B. Biopolymers 1995, 36, 245.
37. Sharp, K. A.; Honig, B. Curr Opin Struct Biol 1995, 5, 323.
38. Sharp, K. A. Biopolymers 1995, 36, 227.
39. Draper, D. E.; Misra, V. K.; Conn, G. C. Abstracts of Papers of the American Chemical Society 2000, 220, U193-U194.
40. Misra, V. K.; Draper, D. E. Proc Natl Acad Sci USA 2001, 98, 12456.
41. Misra, V. K.; Draper, D. E. J Mol Biol 1999, 294, 1135.
42. Misra, V. K.; Shiman, R.; Draper, D. E. Biopolymers 2003, 69, 118.
43. Chin, K.; Sharp, K. A.; Honig, B.; Pyle, A. M. Nature Struct Biol 1999, 6, 1055.
44. Tsui, V.; Case, D. A. J Phys Chem B 2001, 105, 11314.
45. Munoz, J.; Sponer, J.; Hobza, P.; Orozco, M.; Luque, F. J. J Phys Chem B 2001, 105, 6051.
46. Magnuson, E. C.; Koehler, J.; Lamm, G.; Pack, G. R. Int J Quantum Chem 2002, 88, 236.
47. Sharp, K. A.; Honig, B. J Phys Chem B 1990, 94, 7684.
48. Boys, S. F.; Bernardi, F. Mol Phys 1970, 19, 553.
49. Lamm, G.; Pack, G. R. J Phys Chem B 1997, 101, 959.
50. Aquino, A. J. A.; Tunega, D.; Haberhauer, G.; Gerzabek, M. H.; Lischka, H. J Phys Chem A 2002, 106, 1862.
51. Cammi, R.; Delvalle, F. J. O.; Tomasi, J. Chem Phys 1988, 122, 63.
52. Bashford, D.; Karplus, M. Biochemistry 1990, 29, 10219.
53. Tanford, C.; Kirkwood, J. G. J Am Chem Soc 1957, 79, 5333.
54. Pack, G. R.; Wong, L.; Lamm, G. Inter J Quantum Chem 1998, 70, 1177.
55. Bashford, D.; Karplus, M. J Phys Chem 1991, 95, 9556.
56. Frisch, M. J.; Trucks, G. W.; Schlegel, H. B.; Scuseria, G. E.; Robb, M. A.; Cheeseman, J. R.; Montgomery, J. A.; Vreven, T.; Kudin, K. N.; Burant, J. C.; Millam, J. M.; Iyengar, S. S.; Tomasi, J.; Barone, V.; Mennucci, B.; Cossi, M.; Scalmani, G.; Rega, N.; Petersson, G. A.; Nakatsuji, H.; Hada, M.; Ehara, M.; Toyota, K.; Fukuda, R.; Hasegawa, J.; Ishida, M.; Nakajima, T.; Honda, Y.; Kitao, O.; Nakai, H.; Klene, M.; Li, X.; Knox, J. E.; Hratchian, H. P.; Cross, J. B.; Adamo, C.; Jaramillo, J.; Comperts, R.; Stratmann, R. E.; Yazyev, O.; Austin, A. J.; Cammi, R.; Pomelli, C.; Ochterski, J.; Ayala, P. Y.; Morokuma, K.; Voth, A.; Salvador, P.; Dannenberg, J. J.; Zakrzewski, V. G.; Dapprich, S.; Daniels, A. D.; Strain, M. C.; Farkas, O.; Malick, D. K.; Rabuck, A. D.; Raghavachari, K.; Foresman, J. B.; Ortiz, J. V.; Cui, Q.; Baboul, A. J.; Clifford, S.; Cioslowski, J.; Stefanov, B. B.; Liu, G.; Liashenko, A.; Piskorz, P.; Komaromi, I.; Martin, R. L.; Fox, D. J.; Keith, T.; Al-Laham, M. A.; Peng, C. Y.; Nanayakkara, A.; Challacombe, M.; Gill, P. M. W.; Johnson, B.; Chen, W.; Wong, M. W.; Gonzalez, C.; Pople, J. A. Gaussian 03 (Revision B4); Gaussian, Inc.: Pittsburgh PA, 2003.
57. Kitaura, K.; Morokuma, K. Int J Quantum Chem 1976, 10, 325.
58. Schmidt, M. W.; Baldridge, K. K.; Boatz, J. A.; Elbert, S. T.; Gordon, M. S.; Jensen, J. H.; Koseki, S.; Matsunaga, N.; Nguyen, K. A.; Su, S. J.; Windus, T. L.; Dupuis, M.; Montgomery, J. A. J Comp Chem 1993, 14, 1347.
59. Andzelm, J.; Kolmel, C.; Klamt, A. J Chem Phys 1995, 103, 9312.
60. Barone, V.; Cossi, M. J Phys Chem A 1998, 102, 1995.
61. Barone, V.; Cossi, M.; Tomasi, J. J Chem Phys 1997, 107, 3210.
62. Davis, M. E.; Madura, J. D.; Luty, B. A.; Mccammon, J. A. Comput Phys Commun 1991, 62, 187.
63. Madura, J. D.; Briggs, J. M.; Wade, R. C.; Davis, M. E.; Luty, B. A.; Ilin, A.; Antosiewicz, J.; Gilson, M. K.; Bagheri, B.; Scott, L. R.; Mccammon, J. A. Comput Phys Commun 1995, 91, 57.
64. Wang, J. M.; Cieplak, P.; Kollman, P. A. J Comp Chem 2000, 21, 1049.
65. Cornell, W. D.; Cieplak, P.; Bayly, C. I.; Gould, I. R.; Merz, K. M., Jr.; Ferguson, D. M.; Spellmeyer, D. C.; Fox, T.; Caldwell, J. W.; Kollman, P. J Am Chem Soc 1995, 117, 5179.
66. Cornell, W. D.; Cieplak, P.; Bayly, C. I.; Kollman, P. A. J Am Chem Soc 1993, 115, 9620.
67. Micu, A. M.; Bagheri, B.; Ilin, A.; Scott, L. R.; Pettitt, B. M. J Comp Phys 1997, 136, 263.
68. Case, D. A.; Pearlman, D. A.; Cadwell, J. W.; Cheatham, T. E., III.; Wang, J.; Ross, W. S.; Simmerling, C. L.; Darden, T. A.; Merz, K. M.; Stanton, R. V.; Cheng, A. L.; Vincent, J. J.; Crowley, M.; Tsui, V.; Gohkle, H.; Radmer, R. J.; Duan, Y.; Pitera, J.; Massova, I.; Seibel, G. L.; Singh, U. C.; Weiner, P. K.; Kollman, P. A. AMBER; University of California, San Francisco, 2002; Vol 7.
69. Bashford, D.; Case, D. A. ARPC 2000, 51, 129.
70. Tsui, V.; Case, D. A. Biopolymers 2000, 56, 275.
71. Onufriev, A.; Bashford, D.; Case, D. A. J Phys Chem B 2000, 104, 3712.
72. Srinivasan, J.; Trevathan, M. W.; Beroza, P.; Case, D. A. Theor Chim Acta 2002, 101, 426.
73. Case, D. A. In Computer Simulation of Biomolecular Systems: Theoretical and Experimental Applications; van Gunsteren, W. F., Weiner, P. K., Wilkinson, A. J., Eds.; Kluwer/Escom: Dordrecht, 1997; pp 284-301.
74. McQuarrie, D. A. Statistical Mechanics; Harper & Row: New York, 1975.
75. Srinivasan, J.; Cheatham, T. E., III.; Cieplak, P.; Kollman, P.; Case, D. A. J Am Chem Soc 1998, 120, 9403.
76. Lamm, G. In Reviews in Computational Chemistry; Lipkowitz, K. B., Larter, R., Cundari, T. R., Eds.; Wiley & Sons, Inc.: Hoboken, NJ, 2003; pp 147-365.
77. Jensen, F. Introduction to Computational Chemistry; John Wiley: New York, 1999.
78. Contador, J. C.; Aguilar, M. A.; Sanchez, M. L.; Delvalle, F. J. O. Theochem J Mol Struct 1994, 120, 229.
79. Bottcher, C. J. F.; Belle, O. C. Dielectrics in Static Fields; 2d ed. completely rev ed.; Elsevier Scientific Pub. Co: Amsterdam, 1973.
80. Misra, S. K. Appl Magne Reson 1996, 10, 193.
81. Pack, G. R. Int J Quantum Chem 1982, 9, 81.
82. Schutz, C. N.; Warshel, A. Proteins Struct Funct Genet 2001, 44, 400.
83. Antosiewicz, J.; Mccammon, J. A.; Gilson, M. K. J Mol Biol 1994, 238, 415.
84. Demchuk, E.; Wade, R. C. J Phys Chem B 1996, 100, 17373.
85. Warwicker, J. Protein Sci 1999, 8, 418.
86. Lamm, G.; Pack, G. R. Biophys J 2004, 87, 764.