Molecular dynamics simulation of entropy driven ligand escape process in heme pocket

Journal of Chemical Physics

Volumn 122, Issue 10, 2005, Pages

  Sheu, Sheh Yi ^a  

^a NATIONAL YANG MING UNIVERSITY   (Taiwan)

Author keywords

[No Author keywords available]

Indexed keywords

BOUND STATES; HEME POCKETS; LIGANDS; MYOGLOBIN;

CHEMICAL BONDS; COMPUTER SIMULATION; ENTROPY; GATES (TRANSISTOR); MOLECULAR STRUCTURE; PHASE MODULATION; PROTEINS; X RAY ANALYSIS;

MOLECULAR DYNAMICS;

EID: 17444363446     PISSN: 00219606     EISSN: None     Source Type: Journal    
DOI: 10.1063/1.1860552     Document Type: Article

References (31)

1. E. Antonini and M. Brunori, Hemoglobin and Myoglobin and Their Reactions with Ligands (North-Holland, Amsterdam, 1971); M. L. Carlson, R. M. Regan, and Q. H. Gibson, Biochemistry 0006-2960 10.1021/bi951767k 35, 1125 (1996); A. Ansari, J. Berendzen, D. Braunstein, Biophys. Chem. 26, 337 (1987).
2. E. Antonini and M. Brunori, Hemoglobin and Myoglobin and Their Reactions with Ligands (North-Holland, Amsterdam, 1971); M. L. Carlson, R. M. Regan, and Q. H. Gibson, Biochemistry 0006-2960 10.1021/bi951767k 35, 1125 (1996); A. Ansari, J. Berendzen, D. Braunstein, Biophys. Chem. 26, 337 (1987).
3. E. Antonini and M. Brunori, Hemoglobin and Myoglobin and Their Reactions with Ligands (North-Holland, Amsterdam, 1971); M. L. Carlson, R. M. Regan, and Q. H. Gibson, Biochemistry 0006-2960 10.1021/bi951767k 35, 1125 (1996); A. Ansari, J. Berendzen, D. Braunstein, Biophys. Chem. 26, 337 (1987).
4. E. J. Mueller, P. J. Loida, and S. G. Sligar, in Cytochrome P450: Structure, Mechanism and Biochemistry, Twenty-Five Years of P450cam Research: Mechanistic Insights Into Oxygenase Catalysis, edited by, O. de P. R. Montellano, (Plenum, New York, 1995), p. 83.
5. A. Ansari, J. Beredzen, S. F. Bowne, H. Frauenfelder, I. E. T. Iben, T. B. Sauke, E. Shyamsunder, and R. D. Young, Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 0027-8424 82, 5000 (1985); R. H. Austin, W. K. Beeson, L. Eisinstein, H. Frauenfelder, and I. C. Gunsalus, Biochemistry 0006-2960 14, 5355 (1975); P. J. Steinbach, A. Ansari, J. Berendzen, Biochemistry 0006-2960 30, 3988 (1991); D. Beece, L. Eisenstein, H. Frauenfelder, Biochemistry 19, 5147 (1980).
6. A. Ansari, J. Beredzen, S. F. Bowne, H. Frauenfelder, I. E. T. Iben, T. B. Sauke, E. Shyamsunder, and R. D. Young, Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 0027-8424 82, 5000 (1985); R. H. Austin, W. K. Beeson, L. Eisinstein, H. Frauenfelder, and I. C. Gunsalus, Biochemistry 0006-2960 14, 5355 (1975); P. J. Steinbach, A. Ansari, J. Berendzen, Biochemistry 0006-2960 30, 3988 (1991); D. Beece, L. Eisenstein, H. Frauenfelder, Biochemistry 19, 5147 (1980).
7. A. Ansari, J. Beredzen, S. F. Bowne, H. Frauenfelder, I. E. T. Iben, T. B. Sauke, E. Shyamsunder, and R. D. Young, Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 0027-8424 82, 5000 (1985); R. H. Austin, W. K. Beeson, L. Eisinstein, H. Frauenfelder, and I. C. Gunsalus, Biochemistry 0006-2960 14, 5355 (1975); P. J. Steinbach, A. Ansari, J. Berendzen, Biochemistry 0006-2960 30, 3988 (1991); D. Beece, L. Eisenstein, H. Frauenfelder, Biochemistry 19, 5147 (1980).
8. A. Ansari, J. Beredzen, S. F. Bowne, H. Frauenfelder, I. E. T. Iben, T. B. Sauke, E. Shyamsunder, and R. D. Young, Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 0027-8424 82, 5000 (1985); R. H. Austin, W. K. Beeson, L. Eisinstein, H. Frauenfelder, and I. C. Gunsalus, Biochemistry 0006-2960 14, 5355 (1975); P. J. Steinbach, A. Ansari, J. Berendzen, Biochemistry 0006-2960 30, 3988 (1991); D. Beece, L. Eisenstein, H. Frauenfelder, Biochemistry 19, 5147 (1980).
9. J. A. McCammon and S. H. Northrup, Nature (London) 0028-0836 10.1038/293316a0 293, 316 (1981); S. H. Northrup, F. Zarrin, and J. A. McCammon, J. Phys. Chem. 0022-3654 86, 2314 (1982); D. Shoup, G. Lipari, and A. Szabo, Biophys. J. 0006-3495 36, 697 (1981); S. H. Northrup and J. A. MacCammon, J. Am. Chem. Soc. 0002-7863 106, 930 (1984); N. A. Baker and J. A. McCammon, J. Phys. Chem. B 1089-5647 10.1021/jp984151o 103, 615 (1999); S. T. Wlodek, T. W. Clark, R. Scott, and J. A. McCammon, J. Am. Chem. Soc. 0002-7863 10.1021/ja971226d 119, 9513 (1997); H.-X. Zhou, S. T. Wlodek, and J. A. McCammon, Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 95, 9280 (1998).
10. J. A. McCammon and S. H. Northrup, Nature (London) 0028-0836 10.1038/293316a0 293, 316 (1981); S. H. Northrup, F. Zarrin, and J. A. McCammon, J. Phys. Chem. 0022-3654 86, 2314 (1982); D. Shoup, G. Lipari, and A. Szabo, Biophys. J. 0006-3495 36, 697 (1981); S. H. Northrup and J. A. MacCammon, J. Am. Chem. Soc. 0002-7863 106, 930 (1984); N. A. Baker and J. A. McCammon, J. Phys. Chem. B 1089-5647 10.1021/jp984151o 103, 615 (1999); S. T. Wlodek, T. W. Clark, R. Scott, and J. A. McCammon, J. Am. Chem. Soc. 0002-7863 10.1021/ja971226d 119, 9513 (1997); H.-X. Zhou, S. T. Wlodek, and J. A. McCammon, Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 95, 9280 (1998).
11. J. A. McCammon and S. H. Northrup, Nature (London) 0028-0836 10.1038/293316a0 293, 316 (1981); S. H. Northrup, F. Zarrin, and J. A. McCammon, J. Phys. Chem. 0022-3654 86, 2314 (1982); D. Shoup, G. Lipari, and A. Szabo, Biophys. J. 0006-3495 36, 697 (1981); S. H. Northrup and J. A. MacCammon, J. Am. Chem. Soc. 0002-7863 106, 930 (1984); N. A. Baker and J. A. McCammon, J. Phys. Chem. B 1089-5647 10.1021/jp984151o 103, 615 (1999); S. T. Wlodek, T. W. Clark, R. Scott, and J. A. McCammon, J. Am. Chem. Soc. 0002-7863 10.1021/ja971226d 119, 9513 (1997); H.-X. Zhou, S. T. Wlodek, and J. A. McCammon, Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 95, 9280 (1998).
12. J. A. McCammon and S. H. Northrup, Nature (London) 0028-0836 10.1038/293316a0 293, 316 (1981); S. H. Northrup, F. Zarrin, and J. A. McCammon, J. Phys. Chem. 0022-3654 86, 2314 (1982); D. Shoup, G. Lipari, and A. Szabo, Biophys. J. 0006-3495 36, 697 (1981); S. H. Northrup and J. A. MacCammon, J. Am. Chem. Soc. 0002-7863 106, 930 (1984); N. A. Baker and J. A. McCammon, J. Phys. Chem. B 1089-5647 10.1021/jp984151o 103, 615 (1999); S. T. Wlodek, T. W. Clark, R. Scott, and J. A. McCammon, J. Am. Chem. Soc. 0002-7863 10.1021/ja971226d 119, 9513 (1997); H.-X. Zhou, S. T. Wlodek, and J. A. McCammon, Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 95, 9280 (1998).
13. J. A. McCammon and S. H. Northrup, Nature (London) 0028-0836 10.1038/293316a0 293, 316 (1981); S. H. Northrup, F. Zarrin, and J. A. McCammon, J. Phys. Chem. 0022-3654 86, 2314 (1982); D. Shoup, G. Lipari, and A. Szabo, Biophys. J. 0006-3495 36, 697 (1981); S. H. Northrup and J. A. MacCammon, J. Am. Chem. Soc. 0002-7863 106, 930 (1984); N. A. Baker and J. A. McCammon, J. Phys. Chem. B 1089-5647 10.1021/jp984151o 103, 615 (1999); S. T. Wlodek, T. W. Clark, R. Scott, and J. A. McCammon, J. Am. Chem. Soc. 0002-7863 10.1021/ja971226d 119, 9513 (1997); H.-X. Zhou, S. T. Wlodek, and J. A. McCammon, Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 95, 9280 (1998).
14. J. A. McCammon and S. H. Northrup, Nature (London) 0028-0836 10.1038/293316a0 293, 316 (1981); S. H. Northrup, F. Zarrin, and J. A. McCammon, J. Phys. Chem. 0022-3654 86, 2314 (1982); D. Shoup, G. Lipari, and A. Szabo, Biophys. J. 0006-3495 36, 697 (1981); S. H. Northrup and J. A. MacCammon, J. Am. Chem. Soc. 0002-7863 106, 930 (1984); N. A. Baker and J. A. McCammon, J. Phys. Chem. B 1089-5647 10.1021/jp984151o 103, 615 (1999); S. T. Wlodek, T. W. Clark, R. Scott, and J. A. McCammon, J. Am. Chem. Soc. 0002-7863 10.1021/ja971226d 119, 9513 (1997); H.-X. Zhou, S. T. Wlodek, and J. A. McCammon, Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 95, 9280 (1998).
15. J. A. McCammon and S. H. Northrup, Nature (London) 0028-0836 10.1038/293316a0 293, 316 (1981); S. H. Northrup, F. Zarrin, and J. A. McCammon, J. Phys. Chem. 0022-3654 86, 2314 (1982); D. Shoup, G. Lipari, and A. Szabo, Biophys. J. 0006-3495 36, 697 (1981); S. H. Northrup and J. A. MacCammon, J. Am. Chem. Soc. 0002-7863 106, 930 (1984); N. A. Baker and J. A. McCammon, J. Phys. Chem. B 1089-5647 10.1021/jp984151o 103, 615 (1999); S. T. Wlodek, T. W. Clark, R. Scott, and J. A. McCammon, J. Am. Chem. Soc. 0002-7863 10.1021/ja971226d 119, 9513 (1997); H.-X. Zhou, S. T. Wlodek, and J. A. McCammon, Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 95, 9280 (1998).
16. A. Ostermann, R. Waschipky, F. G. Parak, and G. U. Nienhaus, Nature (London) 0028-0836 10.1038/35004622 404, 205 (2000); K. Chu, J. Vojtchovsky, B. H. McMahon, R. M. Sweet, J. Berendzen, and I. Schlichting, Nature (London) 0028-0836 10.1038/35002641 403, 921 (2000); M. Brunori, B. Vallone, F. Cutruzzola, C. Travaglini-Allocatelli, J. Berendzen, K. Chu, R. M. Sweet, and I. Schlichting, Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 97, 2058 (2000).
17. A. Ostermann, R. Waschipky, F. G. Parak, and G. U. Nienhaus, Nature (London) 0028-0836 10.1038/35004622 404, 205 (2000); K. Chu, J. Vojtchovsky, B. H. McMahon, R. M. Sweet, J. Berendzen, and I. Schlichting, Nature (London) 0028-0836 10.1038/35002641 403, 921 (2000); M. Brunori, B. Vallone, F. Cutruzzola, C. Travaglini-Allocatelli, J. Berendzen, K. Chu, R. M. Sweet, and I. Schlichting, Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 97, 2058 (2000).
18. A. Ostermann, R. Waschipky, F. G. Parak, and G. U. Nienhaus, Nature (London) 0028-0836 10.1038/35004622 404, 205 (2000); K. Chu, J. Vojtchovsky, B. H. McMahon, R. M. Sweet, J. Berendzen, and I. Schlichting, Nature (London) 0028-0836 10.1038/35002641 403, 921 (2000); M. Brunori, B. Vallone, F. Cutruzzola, C. Travaglini-Allocatelli, J. Berendzen, K. Chu, R. M. Sweet, and I. Schlichting, Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 97, 2058 (2000).
19. D. C. Lamb, K. Nienhaus, A. Arcovito, F. Draghi, A. E. Miele, M. Brunori, and G. U. Nienhaus, J. Biol. Chem. 277, 11636 (2002).
20. K. Nienhaus, D. C. Lamb, P. Deng, and G. U. Nienhaus, Biophys. J. 82, 1059 (2002).
21. D. A. Case and M. Karplus, J. Mol. Biol. 132, 343 (1979).
22. N. Eizenberg and J. Klafter, J. Chem. Phys. 104, 6796 (1996).
23. D. W. Liao, D.-Y. Yang, S.-Yi Sheu, M. Hayashi, G.-K. Tang, R. Alden, and S. H. Lin, J. Chin. Chem. Soc. (Taipei) 41, 401 (1994).
24. D.-Y. Yang, W.-S. Sheu, S.-Y. Sheu, and S. H. Lin, Mol. Phys. 93, 159 (1998).
25. S.-Y. Sheu and D.-Y. Yang, J. Chem. Phys. 112, 408 (2000).
26. R. Elber and M. Karplus, J. Am. Chem. Soc. 0002-7863 112, 9161 (1990); R. Elber and M. Karplus, Science 235, 318 (1987).
27. R. Elber and M. Karplus, J. Am. Chem. Soc. 0002-7863 112, 9161 (1990); R. Elber and M. Karplus, Science 235, 318 (1987).
28. B. R. Brooks, R. E. Bruccoleri, B. D. Olafson, D. J. States, S. Swaminarhan, and M. Karplus, J. Comput. Chem. 4, 187 (1983).
29. A. D. Mackerell, Jr., D. Bashford, M. Bellott, J. Phys. Chem. B 102, 3586 (1998).
30. W. L. Jorgensen, J. Chandrasekhar, J. D. Madura, R. W. Impey, and M. L. Klein, J. Chem. Phys. 79, 926 (1983).
31. J. P. Ryckaert, G. Ciccotti, and H. J. C. Berendsen, J. Comput. Phys. 23, 327 (1977).