Deprotonation mechanism of NH4+ in the Escherichia coli ammonium transporter AmtB: Insight from QM and QM/MM calculations

Angewandte Chemie - International Edition

Volumn 46, Issue 36, 2007, Pages 6811-6815

  Cao, Zexing ^a   Mo, Yirong ^b   Thiel, Walter ^c  

^a XIAMEN UNIVERSITY   (China)

^b WESTERN MICHIGAN UNIVERSITY   (United States)

^c MAX PLANCK INSTITUT FÜR KOHLENFORSCHUNG   (Germany)

Author keywords

Ammonia transport; Computational biology; Density functional calculations; Hydrogen bonds; Molecular dynamics

Indexed keywords

CARBOXYLATION; COMPUTATION THEORY; DENSITY FUNCTIONAL THEORY; DEPROTONATION; ESCHERICHIA COLI; HYDROGEN BONDS; MOLECULAR DYNAMICS; QUANTUM THEORY; TRANSPORT PROPERTIES;

AMMONIA TRANSPORT; COMPUTATIONAL BIOLOGY; QUANTUM-MECHANICAL;

AMMONIUM COMPOUNDS;

AMTB PROTEIN, E COLI; CATION TRANSPORT PROTEIN; ESCHERICHIA COLI PROTEIN; PROTON; QUATERNARY AMMONIUM DERIVATIVE; UNCLASSIFIED DRUG;

ARTICLE; CHEMISTRY; ESCHERICHIA COLI; QUANTUM THEORY; X RAY CRYSTALLOGRAPHY;

CATION TRANSPORT PROTEINS; CRYSTALLOGRAPHY, X-RAY; ESCHERICHIA COLI; ESCHERICHIA COLI PROTEINS; PROTONS; QUANTUM THEORY; QUATERNARY AMMONIUM COMPOUNDS;

EID: 34548726314     PISSN: 14337851     EISSN: None     Source Type: Journal    
DOI: 10.1002/anie.200701348     Document Type: Article

References (42)

1. O. Ninnemann, J. C. Jauniaux, W. B. Frommer, EMBO J. 1994, 13, 3464-3471;
2. N. von Wirén, S. Gazzarrini, A. Gojon, W. B. Frommer, Curr. Opin. Plant Biol. 2000, 3, 254-261;
3. J. B. Howard, D. C. Rees, Chem. Rev. 1996, 96, 2965-2982.
4. G. H. Thomas, J. G. Mullins, M. Merrick, Mol. Microbiol. 2000, 37, 331-344.
5. M. A. Knepper, R. Packer, D. W. Good, Physiol. Rev. 1989, 69, 179-249;
6. N. L. Nakhoul, L. L. Hamm, Pflugers Arch. 2004, 447, 807-812.
7. A. Jayakumar, S. J. Hwang, J. M. Fabiny, A. C. Chinault, E. M. J. Barnes, J. Bacteriol. 1989, 171, 996-1001.
8. A. M. Marini, S. Vissers, A. Urrestarazu, B. Andre, EMBO J. 1994, 13, 3456-3463.
9. C. H. Huang, J. B. Peng, Proc. Natl. Acad. Sci. USA 2005, 102, 15512-15517;
10. C. Le Van Kim, Y. Colin, J. P. Cartron, Blood Rev. 2006, 20, 93-110;
11. C. M. Westhoff, M. Ferreri-Jacobia, D. O. D. Mak, J. K. Foskett, J. Biol. Chem. 2002, 277, 12499-12502.
12. L. Zheng, D. Kostrewa, S. Berneche, F. K. Winkler, X. D. Li, Proc. Natl. Acad. Sci. USA 2004, 101, 17090-17095.
13. S. Khademi, J. O'Connell, J. Remis, Y. Robles-Colmenares, L. J. W. Miericke, R. M. Stroud, Science 2004, 305, 1587-1594.
14. V. B. Luzhkov, M. Almloef, M. Nervall, J. Aaqvist, Biochemistry 2006, 45, 10807-10814.
15. S. L. A. Andrade, A. Dickmanns, R. Ficner, O. Einsle, Proc. Natl. Acad. Sci. USA 2005, 102, 14994-14999.
16. Y. Lin, Z. Cao, Y. Mo, J. Am. Chem. Soc. 2006, 128, 10876-10884.
17. D. L. Bostick, C. L. Brooks III, PLoS Comput Biol. 2007, 3, 231-246;
18. H. Ishikita, E.-W. Knapp, J. Am. Chem. Soc. 2007, 129, 1210-1215;
19. T. P. Nygaard, C. Rovira, G. H. Peters, M. O. Jensen, Biophys. J. 2006, 91, 4401-4412;
20. H. Yang, Y. Xu, W. Zhu, K. Chen, H. Jiang, Biophys. J. 2007, 92, 877-885.
21. A. Javelle, E. Severi, J. Thornton, M. Merrick, J. Biol. Chem. 2004, 279, 8530-8538.
22. A. M. Marini, M. Boeckstaens, F. Benjelloun, B. Cherif-Zahar, B. Andre, Curr. Genet. 2006, 49, 364-374.
23. B. R. Brooks, R. E. Bruccoleri, B. D. Olafson, D. J. States, S. Swaminathan, M. Karplus, J. Comput. Chem. 1983, 4, 187-217.
24. A. D. Becke, J. Chem. Phys. 1988, 88, 2547-2553;
25. C. T. Lee, W. T. Yang, R. G. Parr, Phys. Rev. B 1988, 37, 785-789.
26. B. Delley, J. Chem. Phys. 1990, 92, 508-517;
27. B. Delley, J. Chem. Phys. 2000, 113, 7756-7764;
28. B. Delley, J. Phys. Chem. 1996, 100, 6107-6110.
29. A. D. MacKerell, D. Bashford, M. Bellott, R. L. Dunbrack, J. D. Evanseck, M. J. Field, S. Fischer, J. Gao, H. Guo, S. Ha, D. Joseph-McCarthy, L. Kuchnir, K. Kuczera, F. T. K. Lau, C. Mattos, S. Michnick, T. Ngo, D. T. Nguyen, B. Prodhom, W. E. Reiher, B. Roux, M. Schlenkrich, J. C. Smith, R. Stote, J. Straub, M. Watanabe, J. Wiorkiewicz-Kuczera, D. Yin, M. Karplus, J. Phys. Chem. B 1998, 102, 3586-3616.
30. D. Bakowies, W. Thiel, J. Phys. Chem. 1996, 100, 10580-10594.
31. P. Sherwood, A. H. de Vries, M. F. Guest, G. Schreckenbach, C. R. A. Catlow, S. A. French, A. A. Sokol, S. T. Bromley, W. Thiel, A. J. Turner, S. Billeter, F. Terstegen, S. Thiel, J. Kendrick, S. C. Rogers, J. Casci, M. Watson, F. King, E. Karlsen, M. Sjovoll, A. Fahmi, A. Schafer, C. Lennartz, J. Mol. Struct. 2003, 632, 1-28.
32. R. Ahlrichs, M. Bar, M. Haser, H. Horn, C. Kölmel, Chem. Phys. Lett. 1989, 162, 165-169.
33. W. Smith, T. R. Forester, J. Mol. Graphics 1996, 14, 136-141.
34. H. M. Senn, S. Thiel, W. Thiel, J. Chem. Theory Comput. 2005, 1, 494-505, and references therein.
35. P. H. König, N. Ghosh, M. Hoffmann, M. Elstner, E. Tajkhorshid, T. Frauenheim, Q. Cui, J. Phys. Chem. A 2006, 110, 548-563, and references therein.
36. C. J. T. de Grotthuss, Ann. Chim. Phys. 1806, LVIII, 54.
37. D. Riccardi, P. Konig, X. Prat-Resina, H. B. Yu, M. Elstner, T. Frauenheim, Q. Cui, J. Am. Chem. Soc. 2006, 128, 16302-16311.
38. M. E. Tuckerman, A. Chandra, D. Marx, Acc. Chem. Res. 2006, 39, 151-158;
39. M. E. Tuckerman, D. Marx, M. Parrinello, Nature 2002, 417, 925-929.
40. J. Pu, J. Gao, D. G. Truhlar, Chem. Rev. 2006, 106, 3140-3169;
41. L. Masgrau, A. Roujeinikova, L. O. Johannissen, P. Hothi, P. Basran, K. E. Ranaghan, A. J. Mulholland, M. J. Sutcliffe, N. S. Scrutton, D. Leys, Science 2006, 312, 237-241;
42. S. Hammes-Schiffer, Acc. Chem. Res. 2006, 39, 93-100.