A quantum mechanical investigation of possible mechanisms for the nucleotidyl transfer reaction catalyzed by DNA polymerase β

Journal of Physical Chemistry B

Volumn 111, Issue 38, 2007, Pages 11244-11252

  Bojin, Mihaela D ^a   Schlick, Tamar ^a  

^a NEW YORK UNIVERSITY   (United States)

Author keywords

[No Author keywords available]

Indexed keywords

CRYSTALLOGRAPHY; DNA; ELECTRON TRANSPORT PROPERTIES; MOLECULAR MECHANICS; MOLECULAR MODELING; QUANTUM THEORY;

CRYSTALLOGRAPHIC WATER MOLCULAS; DNA POLYMERASE; NUCLEOTIDE INSERTION; TRIPHOSPHATE UNITS;

ENZYMES;

EID: 35148830016     PISSN: 15206106     EISSN: None     Source Type: Journal    
DOI: 10.1021/jp071838c     Document Type: Article

References (64)

1. Vande Berg, B. J.; Beard, W. A.; Wilson, S. H. J. Biol. Chem. 2001, 276, 3408-3416.
2. Beard, W. A.; Wilson, S. H. Chem. Rev. 2006, 106, 361-382.
3. Mildvan, A. S. Proteins: Struct. Funct. Genet. 1997, 29, 401-416.
4. Beese, L. S.; Steitz, T. A. EMBO J. 1991, 10, 25-33.
5. Steitz, T. A. J. Biol. Chem. 1999, 274, 17395-17398.
6. Steitz, T. A.; Smerdon, S. J.; Jager, J.; Joyce, C. M. Science 1994, 266, 2022-2025.
7. Sawaya, M. R.; Pelletier, H.; Kumar, A.; Wilson, S. H.; Kraut, J. Science 1994, 264, 1930-1935.
8. Steitz, T. A. Nature 1998, 391, 231-232.
9. Beard, W. A.; Wilson, S. H. Structure 2003, 11, 489-496.
10. Sawaya, M. R.; Prasad, R.; Wilson, S. H.; Kraut, J.; Pelletier, H. Biochemistry 1997, 36, 11205-11215.
11. (a) Pelletier, H.; Sawaya, M. R.; Wolfle, W.; Wilson, S. H.; Kraut, J. Biochemistry 1996, 35, 12742-12761.
12. (b) Pelletier, H.; Sawaya, M. R.; Wolfle, W.; Wilson, S. H.; Kraut, J. Biochemistry 1996, 35, 12762-12777.
13. (c) Pelletier, H.; Sawaya, M. R.; Kumar, A.; Wilson, S. H.; Kraut, J. Science 1994, 264, 1891-1903.
14. (d) Eckert, K. A.; Opresko, P. L. Mutat. Res. 1999, 424, 221-236.
15. Batra, V. K.; Beard, W. A.; Shock, D. D.; Krahn, J. M.; Pedersen, L. C.; Wilson, S. H. Structure 2006, 14, 757-766.
16. Batra, V. K.; Beard, W. A.; Shock, D. D.; Pedersen, L. C.; Wilson, S. H. Structure 2005, 13, 1225-1233.
17. Filee, J.; Forterre, P.; Sen-Lin, T.; Laurent, J. J. Mol. Evol. 2002, 54, 763-773.
18. Lahiri, S. D.; Zhang, G.; Dunaway-Mariano, D.; Allen, K. N. Science 2003, 299, 2067-2071.
19. Yang, L.; Arora, K.; Beard, W. A.; Wilson, S. H.; Schlick, T. J. Am. Chem. Soc. 2004, 126, 8441-8453.
20. Arora, K.; Beard, W. A.; Wilson, S. H.; Schlick, T. Biochemistry 2005, 44, 13328-13341.
21. Arora, K.; Schlick, T. J. Phys: Chem. B 2005, 109, 5358-5367.
22. (a) Radhakrishnan, R.; Schlick, T. PNAS 2004, 101, 5970-5975.
23. (b) Arora, K; Schlick, T. Biophys. J. 2004, 87, 1-12.
24. (a) Radhakrishnan, R.; Schlick, T. J. Am. Chem. Soc. 2005, 127, 13245-13252.
25. (b) Radhakrishnan, R.; Arora, K.; Wang, Y.; Beard, W. A.; Wilson, S. H.; Schlick, T. Biochemistry 2006, 45, 15142-15156.
26. Abashkin, Y. G.; Erickson, J. W.; Burt, S. K. J. Phys. Chem. B 2001, 105, 287-292.
27. Rittenhouse, R. C.; Apostoluk, W. K.; Miller, J. H.; Straatsma, T. P. Proteins 2003, 53, 667-682.
28. (a) Lin, P.; Pedersen, L. C.; Batra, V. K.; Beard, W. A.; Wilson, S. H.; Pedersen L. G. PNAS 2006, 103, 13294-13299.
29. (b) Radhakrishnan, R.; Schlick, T. BBRC 2006, 350, 521-529.
30. (c) Alberts, I.; Wang, Y.; Schlick, T. J. Am. Chem. Soc. Submitted for publication.
31. Florian, J.; Goodman, M. F.; Warshel, A. PNAS 2005, 102, 6819-6824.
32. Florian, J.; Goodman, M. F.; Warshel, A. J. Am. Chem. Soc. 2003, 125, 8163-8177.
33. Xiang, Y.; Oelschlaeger, P.; Florian, J.; Goodman, M. F.; Warshel, A. Biochemistry 2006, 45, 7036-7048.
34. Dittrich, M.; Hayashi, S.; Schulten, K. Biophys. J. 2003, 8, 2253-2266.
35. (a) Hartree, D. R. Proc. Cambridge Philos. Soc. 1928, 24, 111-132.
36. (b) Hartree, D. R. The Calculation of Atomic Structures; Wiley-Interscience: New York, 1957.
37. (c) Fock, V. A. Z. Phys. 1930, 61, 126-135.
38. (d) Fock, V. A. Z Phys. 1930, 62, 795-801.
39. (a) Becke, A. D. J. Chem. Phys. 1993, 98, 5648-5652.
40. (b) Becke, A. D. J. Chem. Phys. 1993, 98, 1372-1377.
41. (c) Lee, C.; Yang, W.; Parr, R. G. Phys. Rev. B 1988, 37, 785-789.
42. (d) Stephens, P. J.; Devlin, F. J.; Chabalowski, C. F.; Frisch, M. J. J. Phys. Chem. 1994, 98, 11623-11627.
43. (a) Møller, C.; Plesset, M. S. Phys. Rev. 1934, 46, 618-622.
44. (b) Head-Gordon, M.; Pople, J. A.; Frisch, M. J. Chem. Phys. Lett. 1988, 153, 503-506.
45. (c) Frisch, M. J.; Head-Gordon, M.; Pople, J. A. Chem. Phys. Lett. 1990, 166, 275-280.
46. (d) Frisch, M. J.; Head-Gordon, M.; Pople, J. A. Chem. Phys. Lett. 1990, 166, 281-289.
47. (e) Head-Gordon, M.; Head-Gordon, T. Chem. Phys. Lett. 1994, 220, 122-128.
48. (f) Saebo, S.; Almlof, J. Chem. Phys. Lett. 1989, 154, 83-89.
49. (a) Ditchfield, R.; Hehre, W. J.; Pople, J. A. J. Chem. Phys. 1971, 54, 724-728.
50. (b) Hehre, W. J.; Ditchfield, R.; Pople, J. A. J. Chem. Phys. 1972, 56, 2257-2261.
51. (c) Hariharan P. C.; Pople, J. A. Mol. Phys. 1974, 27, 209-214.
52. (d) Gordon, M. S. Chem. Phys. Lett. 1980, 76, 163-168.
53. (e) Hariharan, P. C.; Pople, J. A. Theor. Chim. Acta 1973, 28, 213-222.
54. (f) Blaudeau, J.-P.; McGrath, M. P.; Curtiss, L. A.; Radom, L. J. Chem. Phys. 1997, 107, 5016-5021.
55. (g) Francl, M. M.; Pietro, W. J.; Hehre, W. J.; Binkley, J. S.; Gordon, M. S.; DeFrees, D. J.; Pople, J. A. J. Chem. Phys. 1982, 77, 3654-3665.
56. (h) Binning, R. C., Jr.; Curtiss, L. A. J. Comput. Chem. 1999, 11, 1206-1216.
57. (i) Rassolov, V. A.; Pople, J. A.; Ratner, M. A.; Windus, T. L. J. Chem. Phys. 1998, 109, 1223-1229.
58. (j) Rassolov, V. A.; Ratner, M. A.; Pople, J. A.; Redfern, P. C.; Curtiss, L. A. J. Comput. Chem. 2001, 22, 976-984.
59. Dennington, R., II; Keith, T.; Millam, J.; Eppinnett, K.; Hovell, W. L.; Gilliland, R. GaussView, Version 3.09; Semichem, Inc.: Shawnee Mission, KS, 2003.
60. (a) Insight II, version 2005; Accelrys, Cambridge, U.K.; http://www.accelrys.com/products/insight/index.html.
61. (b) Humphrey, W.; Dalke, A.; Schulten, K. VMD-Visual Molecular Dynamics, version 1.8.3. J. Mol. Graphics 1996, 14, 33-38.
62. (c) ChemDraw Ultra, Version 8.0; Cambridge-Soft.com: Cambridge, MA.
63. Frisch, M. J.; Trucks, G. W.; Schlegel, H. B.; Scuseria, G. E. M.; Robb, A.; Cheeseman, J. R.; Zakrzewski, V. G.; Montgomery, J. A.; Stratmann, R. E.; Burant, J. C.; Dapprich, S.; Millam, J. M.; Daniels, A. D.; Kudin, K. N.; Strain, M. C.; Farkas, O.; Tomasi, J.; Barone, V.; Cossi, M.; Cammi, R.; Mennucci, B.; Pomelli, C.; Adamo, C.; Clifford, S.; Ochterski, J.; Petersson, G. A.; Ayala, P. Y.; Cui, Q.; Morokuma, K.; Malick, D. K.; Rabuck, A. D.; Raghavachari, K.; Foresman, J. B.; Cioslowski, J.; Ortiz, J. V.; Stefanov, B. B.; Liu, G.; Liashenko, A.; Piskorz, P.; Komaromi, I.; Gomperts, R.; Martin, R. L.; Fox, D. J.; Keith, T.; Al-Laham, M. A.; Peng, C. Y.; Nanayakkara, A.; Gonzalez, C.; Challacombe, M.; Gill, P. M. W.; Johnson, B. G.; Chen, W.; Wong, M. W.; Andres, J. L.; Head-Gordon, M.; Replogle, E. S.; Pople, J. A. Gaussian 98, Gaussian, Inc.: Pittsburgh, PA, 1998.
64. propka.chem.uiowa.edu/.