Characterization of the monovalent ion position and hydrogen-bond network in guanine quartets by DFT calculations of NMR parameters

Chemistry - A European Journal

Volumn 11, Issue 20, 2005, Pages 6064-6079

  Van Mourik, Tanja ^a   Dingley, Andrew J ^a  

^a UNIVERSITY COLLEGE LONDON   (United Kingdom)

Author keywords

Density functional calculations; DNA structures; Hydrogen bonds; Monovalent ions; NMR spectroscopy

Indexed keywords

COORDINATION REACTIONS; HYDROGEN BONDS; NUCLEAR MAGNETIC RESONANCE SPECTROSCOPY; PROBABILITY DENSITY FUNCTION; SODIUM;

DENSITY FUNCTIONAL CALCULATION; DNA STRUCTURES; MONOVALENT IONS;

DNA;

GUANINE; POTASSIUM;

ARTICLE; CHEMICAL STRUCTURE; CHEMISTRY; HYDROGEN BOND; METHODOLOGY; NUCLEAR MAGNETIC RESONANCE SPECTROSCOPY;

GUANINE; HYDROGEN BONDING; MAGNETIC RESONANCE SPECTROSCOPY; MODELS, MOLECULAR; POTASSIUM;

EID: 26844479560     PISSN: 09476539     EISSN: None     Source Type: Journal    
DOI: 10.1002/chem.200500198     Document Type: Article

References (87)

1. G. A. Jeffrey, W. Saenger, Hydrogen Bonding in Biological Structures, Springer, New York, 1991.
2. A. Fersht, Structure and Mechanism in Protein Science, W. H. Freeman, New York, 1998.
3. A. J. Dingley, S. Grzesiek, J. Am. Chem. Soc. 1998, 120, 8293-8297.
4. A. J. Dingley, J. E. Masse, R. D. Peterson, M. Barfield, J. Feigon, S. Grzesiek, J Am. Chem. Soc. 1999, 121, 6019-6027.
5. J. Wöhnert, A. J. Dingley, M. Stoldt, M. Gorlach, S. Grzesiek, L. R. Brown, Nucleic Acids Res. 1999, 27, 3104-3110.
6. K. Pervushin, A. Ono, C. Fernandez, T. Szyperski, M. Kainosho, K. Wuthrich, Proc. Natl. Acad. Sci. USA 1998, 95, 14147-14151.
7. K. Pervushin, C. Fernandez, R. Riek, A. Ono, M. Kainosho, K. Wuthrich, J. Biomol. N MR 2000, 16, 39-46.
8. A. Liu, A. Majumdar, W. Hu, A. Kettani, E. Skripkin, D. J. Patel, J. Am. Chem. Soc. 2000, 122, 3206-3210.
9. A. Majumdar, A. Kettani, E. Skripkin, D. J. Patel, J. Biomol. NMR 1999, 75, 207-211.
10. A. Majumdar, A. Kettani, E. Skripkin, J. Biomol. NMR 1999, 14, 67-70.
11. A. Majumdar, A. Kettani, E. Skripkin, D. J. Patel, J. Biomol. NMR 2001, 79, 103-113.
12. B. Luy, J. P. Marino, J. Am. Chem. Soc. 2000, 122, 8095-8096.
13. B. Luy, U. Richter, E. S. DeJong, O. W. Sorensen, J. P. Marino, J. Biomol. NMR 2002, 24, 133-142.
14. D. P. Giedroc, P. V. Cornish, M. Hennig, J. Am. Chem. Soc. 2003, 125, 4676-4677.
15. F. Cordier, S. Grzesiek, J. Am. Chem. Soc. 1999, 121, 1601-1602.
16. F. Cordier, M. Rogowski, S. Grzesiek, A. Bax, J. Magn. Reson. 1999, 140, 510-512.
17. G. Cornilescu, B. E. Ramirez, M. K. Frank, G. M. Clore, A. M. Gronenborn, A. Bax, J. Am. Chem. Soc. 1999, 121, 6275-6279.
18. G. Cornilescu, J.-S. Hu, A. Bax, J. Am. Chem. Soc. 1999, 121, 2949-2950.
19. A. Meissner, O. W. Sorensen, J. Magn. Reson. 2000, 143, 431-434.
20. A. Meissner, O. W. Sorensen, J. Magn. Reson. 2000, 143, 387-390.
21. F. Cordier, M. Barfield, S. Grzesiek, J. Am. Chem. Soc. 2003, 125, 15750-15751.
22. F. Löhr, S. G. Mayhew, H. Rüterjans, J. Am. Chem. Soc. 2000, 122, 9289-9295.
23. M. Mishima, M. Hatanaka, S. Yokoyama, T. Ikegami, M. Wälchli, Y. Ito, M. Shirakawa, J. Am. Chem. Soc. 2000, 122, 5883-5884.
24. S. Grzesiek, F. Cordier, A. J. Dingley, Methods Enzymol 2001, 338, 111-133.
25. N. Juranic, M. C. Moncrieffe, V. A. Likic, F.G. Prendergast, S. Macura, J. Am. Chem. Soc. 2002, 124, 14221-14226.
26. F. Cordier, S. Grzesiek, Biochemistry 2004, 43, 11295-11301.
27. F. Cordier, S. Grzesiek, J. Mol Biol. 2002, 377, 739-752.
28. F. Cordier, C. Wang, S. Grzesiek, L. K. Nicholson, J. Mol. Biol. 2000, 304, 497-505.
29. V. A. Jaravine, A. T. Alexandrescu, S. Grzesiek, Protein Sci. 2001, 10, 943-950.
30. V. A. Jaravine, F. Cordier, S. Grzesiek, j. Biomol NMR 2004, 29, 309-318.
31. F. M. Assadi-Porter, F. Abildgaard, H. Blad, J. L. Markley, J. Biol. Chem. 2003, 278, 31331-31339.
32. M. Barfield, A. J. Dingley, J. Feigon, S. Grzesiek, J. Am. Chem. Soc. 2001, 123, 4014-4022.
33. C. Scheurer, R. Brüschweiler, J. Am. Chem. Soc. 1999, 121, 8661-8662.
34. W. D. Arnold, E. Oldfield, J. Am. Chem. Soc. 2000, 122, 12835-12841.
35. A. Bagno, Chem. Eur. J. 2000, 6, 2925-2930.
36. M. Barfield, J. Am. Chem. Soc. 2002, 124, 4158-4168.
37. S.J. Wilkens, W. M. Westler, J. L. Markley, F. Weinhold, J. Am. Chem. Soc. 2001, 123, 12026-12036.
38. J. E. Peralta, G. E. Scuseria, J. R. Cheeseman, M. J. Frisch, Chem. Phys. Lett. 2003, 375, 452-458.
39. T. Tuttle, E. Kraka, A. Wu, D. Cremer, J. Am. Chem. Soc. 2004, 126, 5093-5107.
40. P. Salvador, N. Kobko, R. Wieczorek, J. J. Dannenberg, J. Am. Chem. Soc. 2004, 126, 14190-14197.
41. N. F. Ramsay, Phys. Rev. 1953, 97, 303-307.
42. S. Neidle, G. N. Parkinson, Curr. Opin. Struct. Biol. 2003, 13, 275-283.
43. H. Han, L. H. Hurley, Trends Pharmacol. Sci. 2000, 27, 136-142.
44. W. I. Sundquist, A. Klug, Nature 1989, 342, 825-829.
45. K. Phillips, Z. Dauter, A. I. Murchie, D. M. Lilley, B. Luisi, J. Mol. Biol. 1997, 273, 171-182.
46. N. V. Hud, F. W. Smith, F. A. Anet, J. Feigon, Biochemistry 1996, 35, 15383-15390.
47. W. S. Ross, C. C. Hardin, J. Am. Chem. Soc. 1994, 116, 6070-6080.
48. J. Gu, J. Leszczynski, M. Bansal, Chem. Phys. Lett. 1999, 577, 209-214.
49. J. Gu, J. Leszczynski, J. Phys. Chem. A 2000, 104, 6308-6313.
50. G. Louit, A. Hocquet, M. Ghomi, M. Meyer, J. Sühnel, Phys. Chem. Commun. 2002, 5, 94-98.
51. M. Meyer, T. Steinke, M. Brandi, J. Sühnel, J. Comput. Chem. 2001, 22, 109-124.
52. M. Meyer, M. Brandi, J. Sühnel, J. Phys. Chem. A 2001, 105, 8223-8225.
53. H. Deng, W. H. Braunlin, J. Mol. Biol. 1996, 255, 476-483.
54. A. J. Dingley, J. E. Masse, J. Feigon, S. Grzesiek, J. Biomol. NMR 2000, 16, 279-289.
55. P. Schultze, F. W. Smith, J. Feigon, Structure 1994, 2, 221-233.
56. P. Schultze, N. V. Hud, F. W. Smith, J. Feigon, Nucleic Acids Res. 1999, 27, 3018-3028.
57. F. W. Smith, J. Feigon, Nature 1992, 356, 164-168.
58. M. P. Horvath, S. C. Schultz, J. Mol. Biol. 2001, 370, 367-377.
59. S. Haider, G. N. Parkinson, S. Neidle, J. Mol. Biol. 2002, 320, 189-200.
60. NWChem, Version 4.5, High Performance Computational Chemistry Group, Pacific Northwest National Laboratory, Richland WA, 2003.
61. A. D. Becke, Phys. Rev. A 1988, 35, 3098-3100.
62. C. Lee, W. Yang, R. G. Parr, Phys. Rev. B 1988, 37, 785-789.
63. A. D. Becke, J. Chem. Phys. 1993, 98, 5648-5652.
64. A. D. Becke, J. Chem. Phys. 1997, 107, 8554-8560.
65. Gaussian 03, Revision B.04, M. J. Frisch, G. W. Trucks, H. B. Schlegel, G. E. Scuseria, M. A. Robb, J. R. Cheeseman, J. A. Montgomery, Jr., T. Vreven, K. N. Kudin, J. C. Burant, J. M. Millam, S.S. lyengar, J. Tomasi, V. Barone, B. Mennucci, M. Cossi, G. Scalmani, N. Rega, G. A. Petersson, H. Nakatsuji, M. Hada, M. Ehara, K. Toyota, R. Fukuda, J. Hasegawa, M. Ishida, T. Nakajima, Y. Honda, O. Kitao, H. Nakai, M. Klene, X. Li, J. E. Knox, H. P. Hratchian, J. B. Cross, V. Bakken, C. Adamo, J. Jaramillo, R. Gomperts, R. E. Stratmann, O. Yazyev, A. J. Austin, R. Cammi, C. Pomelli, J. W. Ochterski, P. Y. Ayala, K. Morokuma, G. A. Voth, P. Salvador, J. J. Dannenberg, V. G. Zakrzewski, S. Dapprich, A. D. Daniels, M. C. Strain, O. Farkas, D.K. Malick, A.D. Rabuck, K. Raghavachari, J. B. Foresman, J. V. Ortiz, Q. Cui, A. G. Baboul, S. Clifford, J. Cioslowski, B. B. Stefanov, G. Liu, A. Liashenko, P. Piskorz, I. Komaromi, R. L. Martin, D. J. Fox, T. Keith, M. A. Al-Laham, C. Y. Peng, A. Nanayakkara, M. Challacombe, P. M. W. Gill, B. Johnson, W. Chen, M. W. Wong, C. Gonzalez, J. A. Pople, Gaussian, Inc., Wallingford CT, 2004.
66. S. F. Boys, F. Bernardi, Mol Phys. 1970, 19, 553-557.
67. P. H. Smit, F. B. Derissen, F.B. van Duijneveldt, J. Chem. Phys. 1978, 69, 4241-4244.
68. P. Salvador, J. J. Dannenberg, J. Phys. Chem. B 2004, 108, 15370-15375.
69. R. Ditchfield, Mol. Phys. 1974, 27, 789-807.
70. K. Wolinski, J. F. Hinton, P. Pulay, J. Am. Chem. Soc. 1990, 112, 8251-8260.
71. W. Kutzelnigg, U. Fleischer, M. Schindler, NMR basic principles and progress, Springer, Berlin, 1990, pp. 165-262.
72. M. Alei, Jr., A. E. Florin, W. M. Litchman, J. F. O'Brien, J. Phys. Chem. 1971, 75, 932-938.
73. W. M. Litchman, M. Alei, Jr., A. E. Florin, J. Chem. Phys. 1969, 50, 1031-1032.
74. M. Witanowski, L. Stefaniak, G. A. Webb, Ann. Rep. NMR Spectrosc. 1993, 25, 88.
75. J. Gu, J. Leszczynski, J. Phys. Chem. A 2003, 107, 9447-9455.
76. B. J. Lynch, Y. Zhao, D. G. Truhlar, J. Phys. Chem. A 2003, 107, 1384-1388.
77. M. Meyer, A. Hocquet, J. Sühnel, J. Comput. Chem. 2005, 26, 352-364.
78. J. H. Ippel, S. S. Wijmenga, R. de Jong, H. A. Heus, C. W. Hilbers, E. de Vroom, G. A. van der Marel, V. A. van Boom, Magn. Reson. Chem. 1996, 34, S156-S176.
79. L. Zidek, H. Wu, J. Feigon, V. Sklenar, J. Biomol. NMR 2001, 21, 153-160.
80. M. L. Munzarova, V. Sklenar, J. Am. Chem. Soc. 2003, 125, 3649-3658.
81. M. L. Munzarova, V. Sklenar, J. Am. Chem. Soc. 2002, 124, 10666-10667.
82. V. Sychrovsky, J. Sponer, P. Hobza, J. Am. Chem. Soc. 2004, 126, 663-672.
83. R. S. Mulliken, C. A. Rieke, D. Orloff, H. Orloff, J. Chem. Phys. 1949, 17, 1248-1267.
84. P. R. Markwick, R. Sprangers, M. Sattler, J. Am. Chem. Soc. 2003, 125, 644-645.
85. H. Benedict, I. G. Shenderovich, O. L. Malkina, V. G. Malkin, G. S. Denisov, N. S. Golubev, H.-H. Limbach, J. Am. Chem. Soc. 2000, 122, 1979-1988.
86. J. Czernek, R. Bruschweiler, J. Am. Chem. Soc. 2001, 123, 11079-11080.
87. N. V. Hud, P. Schultze, V. Sklenar, J. Feigon, J. Mol. Biol. 1999, 255, 233-243.