Nature of base stacking: Reference quantum-chemical stacking energies in ten unique B-DNA base-pair steps

Chemistry - A European Journal

Volumn 12, Issue 10, 2006, Pages 2854-2865

  Šponer, Jiří ^a   Jurečka, Petr ^a,b   Marchan, Ivan ^c,d   Luque, F Javier ^d   Orozco, Modesto ^c,d   Hobza, Pavel ^b  

^a INSTITUTE OF MATHEMATICS   (Czech Republic)

^b INSTITUTE OF ORGANIC CHEMISTRY AND BIOCHEMISTRY   (Czech Republic)

^c INSTITUTE FOR RESEARCH IN BIOMEDICINE   (Spain)

^d UNIVERSITY OF BARCELONA   (Spain)

Author keywords

Ab initio calculations; DNA structures; Nucleobases; Quantum mechanics; Solvent effects

Indexed keywords

CRYSTAL STRUCTURE; ELECTRONS; QUANTUM THEORY; SOLVENTS;

AB INITIO CALCULATIONS; B-DNA BASE-PAIR; CHEMICAL STACKING ENERGIES; DNA STRUCTURES; NUCLEOBASES; QUANTUM-CHEMICAL (QM); SOLVENT-SCREENING EFFECTS; TRIPLE (T) ELECTRON-CORRELATION CONTRIBUTIONS;

DNA;

EID: 33645326510     PISSN: 09476539     EISSN: 15213765     Source Type: Journal    
DOI: 10.1002/chem.200501239     Document Type: Article

References (89)

1. D. H. Mathews, J. Sabina, M. Zuker, D. H. Turner, J. Mol. Biol. 1999, 288, 911-940.
2. J. Santa-Lucia, Proc. Natl. Acad. Sci. USA 1998, 95, 1460-1465.
3. J. SantaLucia, D. Hicks, Annu. Rev. Biophys. Chem. 2004, 33, 415-440.
4. S. Bommarito, N. Peyret, J. SantaLucia, Nucleic Acids Res. 2000, 28, 1929-1934.
5. E. Protozanova, P. Yakovchuk, M. D. Frank-Kamenetskii, J. Mol. Biol. 2004, 342, 775-785.
6. a) K. M. Guckian, B. A. Schweitzer, R. X. F. Ren, C. J. Sheils, D. C. Tahmassebi, E. T. Kool. J. Am. Chem. Soc. 2000, 122, 2213-2222;
7. b) K. M. Guckian, B. A. Schweitzer, R. X. F. Ren, C. J. Sheils, P. L. Paris, D. C. Tahmassebi, E. T. Kool, J. Am. Chem. Soc. 1996, 118, 8182-8183.
8. J. S. Lai, J. Qu, E. T. Kool, Angew. Chem. 2003, 115, 6155-6159;
9. Angew. Chem. Int. Ed. 2003, 42, 5973-5977.
10. R. Luo, H. S. R Gilson, M. J. Potter, M. K. Gilson, Biophys. J. 2001, 80, 140-148.
11. C. R. Calladine, J. Mol. Biol. 1982, 161, 343-352.
12. K. Yanagi, G.G. Prive, R.E. Dickerson, J. Mol. Biol. 1991, 217, 201-214.
13. A.A. Gorin, V.B. Zhurkin, W. K. Olson, J. Mol. Biol. 1995, 247, 34-48.
14. M. Suzuki, N. Amano, J. Kakinuma, M. Tateno, J. Mol. Biol. 1997, 274, 421-435.
15. J. Sponer, J. Kypr, J. Biomol. Struct. Dyn. 1993, 11, 277-292.
16. J. Sponer, J. Kypr, J. Biomol. Struct. Dyn. 1993, 11, 27-41.
17. a) C.S. Tung, S. C. Harvey, J. Biol. Chem. 1986, 267, 3700-3709;
18. b) A. R. Srinivasan, R. Torres, W. Clark, W. K. Olson, J. Biomol Struct. Dyn. 1987, 5, 459;
19. c) D. Bhattacharyya, M. Bansal, J. Biomol. Struct. Dyn. 1990, 8. 539-572.
20. V. B. Zhurkin, V. I. Poltev, V. L. Florentev, Mol. Biol. 1980, 11, 882-895.
21. V. I. Poltev, N. V. Shulyupina, J. Biomol. Struct. Dyn. 1986, 3, 739-765.
22. P. Hobza, J. Šponer, Chem. Rev. 1999, 99, 3247-3276.
23. J. Sponer, H.A. Gabb, J. Leszczynski, P. Hobza, Biophys. J. 1997, 73, 76-87.
24. J. Šponer, J. Florian, H. L. Ng, J. E. Šponer, N. Špačková, Nucleic Acids Res. 2000, 28, 4893-4902.
25. a) J. Florian, J. Sponer, A. Warshel, J. Phys. Chem. 1999, 103, 884-892;
26. b) R. Amutha, V. Subramanian, B. U. Nair, Theor. Chem. Acc. 2002, 107, 343-350;
27. c) L. X. Dang, P.A. Kollman, J. Am. Chem. Soc. 1990, 112, 503-507;
28. d) J. Norberg, L. Nilsson, Biophys. J. 1998, 74, 394-402;
29. e) A. Pohorille, S. K. Burt, R. D. Macelroy, J. Am. Chem. Soc. 1984, 106, 402-409;
30. f) R. A. Friedman, B. Honig, Biophys. J. 1995, 69, 1528-1535.
31. J. Sponer, J. Leszczynski, P. Hobza, Biopolymers 2001, 67, 3-31.
32. J. Sponer, I. Berger, N. Špačková, J. Leszczynski, P. Hobza, J. Biomol. Struct. Dyn. 2000. Special Iss. S2, 383-407.
33. a) E. Seibert, J. B. A. Ross, R. Osman, J. Mol. Biol. 2003, 330, 687-703;
34. b) P. Varnai, M. Canalia, J. L. Leroy, J. Am. Chem. Soc. 2004, 126, 14659-14667;
35. c) N. K. Banavali, A. D. MacKerell, J. Mol. Biol. 2002, 319, 141-160.
36. Y. Zhao, D.G. Truhlar, Phys. Chem. Chem. Phys. 2005, 7, 2701-2705.
37. J. Sponer, J. Leszczynski, P. Hobza, J. Phys. Chem. 1996, 100, 5590-5596.
38. L. M. J. Kroon-Batenburg, F. B. VanDuijneveldt, Theochem J. Mol. Struct. 1985, 22, 185-199.
39. P. Mignon, S. Loverix, J. Steyaert, P. Geerlings, Nucleic Acids Res. 2005, 53, 1779-1789.
40. D. A. Bondarev, W. J. Skawinski, C. A. Venanzi, J. Phys. Chem. B 2000, 104, 815-822.
41. D. Reha, M. Kabeláč, F. Ryjáček, J. Šponer, J. E. Šponer, M. Elstner, S. Suhai, P. Hobza, J. Am. Chem. Soc. 2002, 124, 3366-3376.
42. [31 ] R. Wintjens, C. Biot, M. Rooman, J. Lievin, J. Phys. Chem. A 2003, 107, 6249-6258.
43. C. Biot, E. Buisine, J. M. Kwasigroch, R. Wintjens, M. Rooman, J. Biol. Chem. 2002, 277, 40816-40822.
44. R. Wintjens, J. Lievin, M. Rooman, E. Buisine, J. Mol. Biol. 2000, 302, 395-410.
45. F. L. Gervasio, R. Chelli, P. Procacci, V. Schettino, Protein J. 2002, 48, 117-125.
46. F. L. Gervasio, P. Procacci, G. Cardini, A. Guarna, A. Giolitti, V. Schettino, J. Phys. Chem. B 2000, 104, 1108-1114.
47. M. Dracinsky, O. Castano, Phys. Chem. Chem. Phys. 2004, 6, 1799-1805.
48. M. L. Leininger, I. M. B. Nielsen, M. E. Colvin, C. L. Janssen, J. Phys. Chem. A 2002, 106, 3850-3854.
49. P. Hobza, J. Šponer, J. Am. Chem. Soc. 2002, 124, 11802-11808.
50. P. Jurečka, P. Hobza, J. Am. Chem. Soc. 2003, 125, 15608-15613.
51. P. Jurečka, J. Šponer, P. Hobza, J. Phys. Chem. B 2004, 108, 54665471.
52. A. Halkier, T. Helgaker, P. Jørgensen, W. Klopper, H. Koch, J. Olsen, A. K. Wilson, Chem. Phys. Lett. 1998, 286, 243-252.
53. D. G. Truhlar, Chem. Phys. Lett. 1998, 294, 45-48.
54. M. Feyereisen, G. Fitzgerald, A. Komornicki, Chem. Phys. Lett. 1993, 208, 359-363.
55. O. Vahtras, J. Almlöf, M. Feyereisen, Chem. Phys. Lett. 1993, 275, 514-518.
56. D. E. Bernholdt, R. J. Harrison, Chem. Phys. Lett. 1996, 250, 47-58.
57. P. Jurečka, P. Nachtigall, P. Hobza, Phys. Chem. Chem. Phys. 2001, 3, 4578-4582.
58. a) J. Šponer, P. Hobza, Chem. Phys. Lett. 1997, 267, 263-270;
59. b) M. O. Sinnokrot, E. F. Valeev, C. D. Sherrill, J. Am. Chem. Soc. 2002, 124, 10887-10893;
60. c) M. O. Sinnokrot, C. D. Sherrill, J. Phys. Chem. A 2003, 107, 8377-8379;
61. d) S. Tsuzuki, K. Honda, T. Uchimaru, M. Mikami, K. Tanabe, J. Am. Chem. Soc. 2002, 124, 104-112.
62. X. J. Lu, W. K. Olson, J. Mol. Biol. 1999, 285, 1563-1575.
63. W. K. Olson, M. Bansal, S. K. Burley, R. E. Dickerson, M. Gerstein, S. C. Harvey, U. Heinemann, X. J. Lu, S. Neidle, Z. Shakked, H. Sklenar, M. Suzuki, C. S. Tung, E. Westhof, C. Wolberger, H. M. Berman, J. Mol. Biol. 2001, 313, 229-237.
64. S. F. Boys, F. Bernardi, Mol. Phys. 1970, 19, 553-579.
65. J. Sponer, P. Jurečka, P. Hobza, J. Am. Chem. Soc. 2004, 126, 10142-10151.
66. A. Pérez, J. Sponer, P. Jurečka, P. Hobza, F. J. Luque, M. Orozco, Chem. Eur. J. 2005, 11, 5062-5066.
67. W. D. Cornell, P. Cieplak, C. I. Bayly, I. R. Gould, K. M. Merz, D. M. Ferguson, D. C. Spellmeyer, T. Fox, J. W. Caldwell, P. A. Kollman, J. Am. Chem. Soc. 1995, 117, 5179-5197.
68. S. Warmlander, J. E. Šponer, J. Šponer, M. Leijon, J. Biol. Chem. 2002, 277, 28491-28497.
69. M. Bachs, F. J. Luque, M. Orozco, J. Comput. Chem. 1994, 15, 446-454.
70. F. J. Luque, C. Curutchet, J. Muñoz-Muriedas, A. Bidon-Chanal, I. Soteras, A. Morreale, J. L. Gelpí, M. Orozco, Phys. Chem. Chem. Phys. 2003, 5, 3827-3836.
71. I. Soteras, C. Curutchet, A. Bidon-Chanal, M. Orozco, F. J. Luque, J. Mol. Struct. 2005, 727, 29-40.
72. E. Cancès, B. Mennucci, J. Math. Chem. 1998, 23, 309-326.
73. E. Cancès, B. Mennucci, J. Tomasi, J. Chem. Phys. 1997, 107, 3032-3041.
74. B. Mennucci, E. Cancès, J. Tomasi, J. Phys. Chem. B 1997, 101, 10506-10517.
75. F. J. Luque, Y. Zhang, C. Aleman, M. Bachs, J. Gao, M. Orozco, J. Phys. Chem. 1996, 100, 4269-4276.
76. F. J. Luque, C. Alemán, M. Bachs, M. Orozco, J. Comput. Chem. 1996, 17, 806-820.
77. C. Curutchet, M. Orozco, F. J. Luque, J. Comput. Chem. 2001, 22, 1180-1193.
78. Gaussian03 (Revision B.04), M. J. Frisch, G. W. Trucks, H. B. Schlegel, G. E. Scuseria, M. A. Robb, J. R. Cheeseman, J. A. Montgomery, T. Jr., Vreven, K. N. Kudin, J. C. Burant, J. M. Millam, S.S. Iyengar, 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. Hratcrrian, J. B. Cross, 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., Pittsburgh PA, 2003.
79. A. Perez, A. Noy, F. Lankas, F. J. Luque, M. Orozco, Nucleic Acids Res. 2004, 32, 6144-6151.
80. H. S. Koo, H. M. Wu, D. M. Crothers, Nature 1986, 320, 501-506.
81. H. C. M. Nelson, J. T. Finch, B. F. Luisi, A. Klug, Nature 1987, 330, 221-226.
82. A. D. DiGabriele, M. R. Sanderson, T. A. Steitz, Proc. Natl. Acad. Sci. USA 1989, 86, 1816-1820.
83. D. M. Crothers, T. E. Haran, J. G. Nadeau, J. Biol. Chem. 1990, 265, 7093-7096.
84. H. S. Koo, J. Drak, J. A. Rice, D. M. Crothers, Biochemistry 1990, 29, 4227-4234.
85. W. K. Olson, V.B. Zhurkin in Biological Structure and Dynamics, Proc. Ninth Conversation, Vol. 2 (Eds.: R. H. Sarma, M. H. Sarma), Adenine Press, Albany, NY, 1996, pp. 341-368.
86. M. A. Young, D. L. Beveridge, J. Mol. Biol. 1998, 281, 675-687.
87. F. Lankaš, T. E. Cheatham, N. Špačková, P. Hobza, J. Langowski, J. Sponer, Biophys. J. 2002, 82, 2592-2609.
88. J. Šponer, J. Kypr, J. Biomol. Struct. Dyn. 1990, 7, 1211-1220.
89. J. Šponer, J. Leszczynski. P. Hobza, J. Comput. Chem. 1996, 17, 841-850.