Water, proton, and ion transport: From nanotubes to proteins

Molecular Physics

Volumn 105, Issue 2-3, 2007, Pages 201-207

  Hummer, Gerhard ^a  

^a NATIONAL INSTITUTE OF DIABETES AND DIGESTIVE AND KIDNEY DISEASES   (United States)

Author keywords

Ion transport; Nanotubes; Protein channels; Proteins

Indexed keywords

COMPUTER SIMULATION; HYDROGEN BONDS; HYDROPHOBICITY; PROTEINS; THERMODYNAMIC PROPERTIES;

MEMBRANE CHANNELS; MITOCHONDRIAL PROTON PUMPS; NON-POLAR RESIDUES;

NANOTUBES;

EID: 33947427432     PISSN: 00268976     EISSN: 13623028     Source Type: Journal    
DOI: 10.1080/00268970601140784     Document Type: Conference Paper

References (94)

1. W. Kauzmann, Adv. Protein Chem. 14, 1 (1959).
2. C. Tanford, The Hydrophobic Effect: Formation of Micelles and Biological Membranes (Wiley, New York, 1973).
3. K. A. Dill, Biochemistry 29, 7133 (1990).
4. A. E. Eriksson, W. A. Baase, X. J. Zhang, D. W. Heinz, M. Blaber, E. P. Baldwin, and B. W. Matthews, Science 255, 178 (1992).
5. J. A. Ernst, R. T. Clubb, H. X. Zhou, A. M. Gronenborn, and G. M. Clore, Science 267, 1813 (1995).
6. G. Otting, E. Liepinsh, B. Halle, and U. Frey, Nat. Struct. Biol. 4, 396 (1997).
7. A. M. Buckle, P. Cramer, and A. R. Fersht, Biochemistry 35, 4298 (1996).
8. B. Yu, M. Blaber, A. M. Gronenborn, G. M. Clore, and D. L. D. Caspar, Proc. Natn. Acad. Sci. USA. 96, 103 (1999).
9. A. E. Garcia and G. Hummer, Proteins Struct. Funct. Genet. 38, 261 (2000).
10. G. Hummer, S. Garde, A. E. Garcia, M. E. Paulaitis, and L. R. Pratt, Proc. Natn. Acad. Sci. USA. 95, 1552 (1998).
11. M. S. Cheung, A. E. García, and J. N. Onuchic, Proc. Natn. Acad. Sci. USA. 99, 685 (2002).
12. Y. M. Rhee, E. J. Sorin, G. Jayachandran, E. Lindahl, and V. S. Pande, Proc. Natn. Acad. Sci. USA. 101, 6456 (2004).
13. M. Wikström, Curr. Opin. Struct. Biol. 8, 480 (1998).
14. I. Schlichting, J. Berendzen, K. Chu, A. M. Stock, S. A. Maves, D. E. Benson, B. M. Sweet, D. Ringe, G. A. Petsko, and S. G. Sugar, Science 287, 1615 (2000).
15. S. Taraphder and G. Hummer, J. Am. Chem. Soc. 125, 3931 (2003).
16. K. Murata, K. Mitsuoka, T. Hirai, T. Walz, P. Agre, J. B. Heymann, A. Engel, and Y. Fujiyoshi, Nature 407, 599 (2000).
17. L. S. King, M. Yasui, and P. Agre, Molec. Med. Today 6, 60 (2000).
18. H. X. Sui, B. G. Han, J. K. Lee, P. Walian, and B. K. Jap, Nature 414, 872 (2001).
19. S. Iijima, Nature 354, 56 (1991).
20. P. M. Ajayan, Chem. Rev. 99, 1787 (1999).
21. G. Hummer, J. C. Rasaiah, and P. J. Noworyta, Nature (London) 414, 188 (2001).
22. W. D. Cornell, P. Cieplak, C. I. Bayley, I. R. Gould, K. M. Merz Jr, D. M. Ferguson, D. C. Spellmeyer, T. Fox, J. W. Caldwell, and P. A. Kollman, J. Am. Chem. Soc. 117, 5179 (1995).
23. W. L. Jorgensen, J. Chandrasekhar, J. D. Madura, R. W. Impey, and M. L. Klein, J. Chem. Phys. 79, 926 (1983).
24. S. Vaitheeswaran, H. Yin, J. C. Rasaiah, and G. Hummer, Proc. Natn. Acad. Sci. USA 101, 17002 (2004).
25. A. Waghe, J. C. Rasaiah, and G. Hummer, J. Chem. Phys. 117, 10789 (2002).
26. S. Sriraman, L. G. Kevrekidis, and G. Hummer, J. Phys. Chem. B 109, 6479 (2005).
27. S. Sriraman, I. G. Kevrekidis, and G. Hummer, Phys. Rev. Lett. 95, 130603 (2005).
28. Y. Gogotsi, J. A. Libera, A. Guvenc-Yazicioglu, and C. M. Megaridis, Appl. Phys. Lett. 79, 1021 (2001).
29. A. Kolesnikov, J. Zanotti, and C. Loong, Phys. Rev. Lett. 93, 035503 (2004).
30. S. A. Miller, V. Y. Young, and C. R. Martin, J. Am. Chem. Soc. 123, 12335 (2001).
31. A. Zahab, L. Spina, P. Poncharal, and C. Marlière, Phys. Rev. B 62, 10000 (2000).
32. C. M. Megaridis, A. G. Yazicioglu, J. A. Libera, and Y. Gogotsi, Phys. Fluids 14, L5 (2002).
33. Y. Maniwa, H. Kataura, M. Abe, S. Suzuki, Y. Achiba, H. Kira, and K. Matsuda, J. Phys. Soc. Japan 71, 2863 (2002).
34. W. Sekhaneh, M. Kotecha, U. Dettlaff-Weglikowska, and W. S. Veeman, Chem. Phys. Lett. 428, 143 (2006).
35. T. Werder, J. H. Walther, R. L. Jaffe, T. Halicioglu, and P. Koumoutsakos, J. Phys. Chem. B 107, 1345 (2003).
36. M. D. Collins, G. Hummer, M. L. Quillin, B. W. Matthews, and S. M. Gruner, Proc. Natn. Acad. Sci. USA 102, 16668 (2005).
37. S. Vaitheeswaran, J. C. Rasaiah, and G. Hummer, J. Chem. Phys. 121, 7955 (2004).
38. F. H. Stillinger, J. Solut. Chem. 2, 141 (1973).
39. D. Chandler, Phys. Rev. E 48, 2898 (1993).
40. K. Lum and A. Luzar, Phys. Rev. E 56, R6283 (1997).
41. K. Lum, D. Chandler, and J. D. Weeks, J. Phys. Chem. B 103, 4570 (1999).
42. A. Wallqvist and B. J. Berne, J. Phys. Chem. 99, 2893 (1995).
43. O. Beckstein, P. C. Biggin, and M. S. P. Sansom, J. Phys. Chem. B 105, 12902 (2001).
44. N. Choudhury and B. M. Pettitt, J. Am. Chem. Soc. 127, 3556 (2005).
45. X. Huang, C. J. Margulis, and B. J. Berne, Proc. Natn. Acad. Sci. USA 100, 11953 (2003).
46. R. H. Zhou, X. H. Huang, C. J. Margulis, and B. J. Berne, Science 305, 1605 (2004).
47. R. Allen, S. Melchionna, and J. P. Hansen, Phys. Rev. Lett. 89, 175502 (2002).
48. R. Allen, J. P. Hansen, and S. Melchionna, J. Chem. Phys. 119, 3905 (2003).
49. A. Wallqvist, E. Gallicchio, and R. M. Levy, J. Phys. Chem. B 105, 6745 (2001).
50. I. Brovchenko, D. Paschek, and A. Geiger, J. Chem. Phys. 113, 5026 (2000).
51. S. Rajamani, T. M. Truskett, and S. Garde, Proc. Natn. Acad. Sci. USA 102, 9475 (2005).
52. C. Y. Lee, J. A. McCammon, and P. J. Rossky, J. Chem. Phys. 80, 4448 (1984).
53. L. D. Gelb and K. E. Gubbins, Rep. Prog. Phys. 63, 727 (2000).
54. M. C. Gordillo and J. Martí, Chem. Phys. Lett. 329, 341 (2000).
55. J. H. Walther, R. Jaffe, T. Halicioglu, and P. Koumoutsakos, J. Phys. Chem. B 105, 9980 (2001).
56. J. Martí and M. C. Gordillo, Phys. Rev. E 64, 021504 (2001).
57. C. Peter and G. Hummer, Biophys. J. 89, 2222 (2005).
58. O. Beckstein, K. Tai, and M. S. P. Sansom, J. Am. Chem. Soc. 126, 14694 (2004).
59. J. Dzubiella, R. J. Allen, and J. P. Hansen, J. Chem. Phys. 120, 5001 (2004).
60. R. Car and M. Parrinello, Phys. Rev. Lett. 55, 2471 (1985).
61. A. D. Becke, Phys. Rev. A 38, 3098 (1988).
62. C. T. Lee, W. T. Yang, and R. G. Parr, Phys. Rev. B 37, 785 (1988).
63. U. W. Schmitt and G. A. Voth, J. Phys. Chem. B 102, 5547 (1998).
64. A. Warshel and R. M. Weiss, J. Am. Chem. Soc. 102, 6218 (1980).
65. C. Dellago, M. M. Naor, and G. Hummer, Phys. Rev. Lett. 90, 105902 (2003).
66. R. Pomès and B. Roux, Biophys. J. 75, 33 (1998).
67. M. L. Brewer, U. W. Schmitt, and G. A. Voth, Biophys. J. 80, 1691 (2001).
68. P. L. Geissler, C. Dellago, D. Chandler, J. Hutter, and M. Parrinello, Science 291, 2121 (2001).
69. D. Marx, M. E. Tuckerman, J. Hutter, and M. Parrinello, Nature 397, 601 (1999).
70. N. Agmon, Chem. Phys. Lett. 244, 456 (1995).
71. A. Kalra, S. Garde, and G. Hummer, Proc. Natn. Acad. Sci. USA. 100, 10175 (2003).
72. T. Chou, Phys. Rev. Lett. 80, 85 (1998).
73. T. Chou, J. Chem. Phys. 110, 606 (1999).
74. A. Berezhkovskii and G. Hummer, Phys. Rev. Lett. 89, 064503 (2002).
75. L. Maibaum and D. Chandler, J. Phys. Chem. B 107, 1189 (2003).
76. O. Hod and E. Rabani, Proc. Natn. Acad. Sci. USA 100, 14661 (2003).
77. A. Srivastava, O. N. Srivastava, S. Talapatra, R. Vajtai, and P. M. Ajayan, Nat. Mat. 3, 610 (2004).
78. M. J. Casavant, D. A. Walters, J. J. Schmidt, and R. E. Smalley, J. Appl. Phys. 93, 2153 (2003).
79. M. Majumder, N. Chopra, R. Andrews, and B. J. Hinds, Nature 438, 44 (2005).
80. J. K. Holt, H. G. Park, Y. M. Wang, M. Stadermann, A. B. Artyukhin, C. P. Grigoropoulos, A. Noy, and O. Bakajin, Science 312, 1034 (2006).
81. Y. Zhou, J. H. Morais-Cabral, A. Kaufman, and R. MacKinnon, Nature 414, 43 (2001).
82. Y. Jiang, A. Lee, J. Chen, M. Cadene, B. T. Chait, and R. MacKinnon, Nature 417, 523 (2002).
83. S. A. Hassan, G. Hummer, and Y.-S. Lee, J. Chem. Phys. 124, 204510 (2006).
84. M. Wikström, M. I. Verkhovsky, and G. Hummer, Biochim. Biophys. Acta-Bioenergetics 1604, 61 (2003).
85. B. Schobert, L. S. Brown, and J. K. Lanyi, J. Molec. Biol. 330, 553 (2003).
86. A. Maeda, S. P. Balashov, J. Lugtenburg, M. A. Verhoeven, J. Herzfeld, M. Belenky, R. B. Gennis, F. L. Tomson, and T. G. Ebrey, Biochemistry 41, 3803 (2002).
87. M. Sotomayor and K. Schulten, Biophys. J. 87, 3050 (2004).
88. A. Anishkin and S. Sukharev, Biophys. J. 86, 2883 (2004).
89. B. L. de Groot and H. Grubmüller, Science 294, 2353 (2001).
90. E. Tajkhorshid, P. Nollert, M. O. Jensen, L. J. W. Miercke, J. O'Connell, R. M. Stroud, and K. Schulten, Science 296, 525 (2002).
91. S. Andreev, D. Reichman, and G. Hummer, J. Chem. Phys. 123, 194502 (2005).
92. A. Kalra, G. Hummer, and S. Garde, J. Phys. Chem. B 108, 544 (2004).
93. I.-C. Yeh and G. Hummer, Proc. Natn. Acad. Sci. USA 101, 12171 (2004).
94. C. Dellago and G. Hummer, Phys. Rev. Lett. 97, 245901 (2006).