Phosphorylation reaction in cAPK protein kinase-free energy quantum mechanical/ molecular mechanics simulations

Journal of Physical Chemistry B

Volumn 111, Issue 47, 2007, Pages 13455-13464

  Valiev, Marat ^a   Yang, Jie ^b   Adams, Joseph A ^c   Taylor, Susan S ^b   Weare, John H ^b  

^a PACIFIC NORTHWEST NATIONAL LABORATORY   (United States)

^b UNIVERSITY OF CALIFORNIA   (United States)

^c San Diego   (United States)

Author keywords

[No Author keywords available]

Indexed keywords

COMPUTER SIMULATION; ENZYME ACTIVITY; FREE ENERGY; MOLECULAR MECHANICS; PHOSPHORYLATION; QUANTUM THEORY;

ASPARTATE; FREQUENCY SHIFTS; TEMPERATURE FLUCTUATIONS;

PROTEINS;

EID: 36949034492     PISSN: 15206106     EISSN: None     Source Type: Journal    
DOI: 10.1021/jp074853q     Document Type: Article

References (65)

1. Adams, J. A. Chem. Rev. 2001, 101, 2271.
2. Johnson, D. A.; Akamine, P.; Radzio-Andzelm, E.; Madhusudan; Taylor, S. S. Chem. Rev. 2001, 101, 2243.
3. Mildvan, A. S. Proteins: Struct. Funct. Genet. 1997, 29, 401.
4. Adams, J. A. Biochemistry 2003, 42, 601.
5. Hubbard, S. R. EMBO J. 1997, 16, 5572.
6. Iyer, G. H.: Garrod, S.; Woods, V. L.; Taylor, S. S. J. Mol. Biol. 2005, 351, 1110.
7. Iyer, G. H.; Moore, M. J.; Garrod, S.; Taylor, S. S. FASEB J. 2005, 19, A295.
8. Iyer, G. H.; Moore, M. J.; Taylor, S. S. J. Biol. Chem. 2005, 280, 8800.
9. Kim, K.; Cole, P. A. J. Am. Chem. Soc. 1997, 119, 11096.
10. Lee, S. R.; Kwon, K. S.; Kim, S. R.; Rhee, S. G. J. Biol. Chem. 1998, 273, 15366.
11. Zheng, J. H.; Knighton, D. R.; Ten Eyck. L. F.; Karlsson, R.; Xuong, N. H.; Taylor, S. S.; Sowadski, J. M. Biochemistry 1993, 32, 2154.
12. Shaltiel, S.; Cox, S.; Taylor. S. S. Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 1998, 95, 484.
13. Wu, J.; Yang, J.; Kannan, N.; Madhusudan; Xuong, N. H.; Ten Eyck, L. F.; Taylor, S. S. Protein Sci. 2005, 14, 2871.
14. Yang, J.; Canaves, J.; Juliano, C.; Xuong, N. H.; Ten Eyck, L.; Taylor, S. S. FASEB J. 2003, 17, A574.
15. Yang, J.; Ten Eyck, L. F.; Xuong, N. H.; Taylor. S. S. J. Mol. Biol. 2004, 336, 473.
16. Zhou, J.; Adams, J. A. Biochemistry 1997, 36, 15733.
17. Madhusudan; Akamine, P.; Xuong, N. H.; Taylor, S. S. Nat. Struct. Biol. 2002, 9, 273.
18. Akamine, P.; Madhusudan; Wu, J.; Xuong, N. H.; Ten Eyck, L. F.; Taylor, S. S. J. Mol. Biol. 2003, 327, 159.
19. Valiev, M.; Kawai, R.; Adams, J. A.; Weare, J. H. J. Am. Chem. Soc. 2003, 125, 9926.
20. Cheng, Y. H.; Zhang, Y. K.; McCammon, J. A. J. Am. Chem. Soc. 2005, 127, 1553.
21. Diaz, N.; Field, M. J. J. Am. Chem. Soc. 2004, 126, 529.
22. Henkelman, G.; LaBute, M. X.; Tung, C. S.; Fenimore, P. W.; McMahon, B. H. Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 2005, 102, 15347.
23. Hart, J. C.; Sheppard, D. W.; Hillier, I. H.; Burton, N. A. Chem. Commun. 1999, 79.
24. Hutter, M. C.; Helms, V. Prolein Sci. 1999, 8, 2728.
25. Garcia-Viloca, M.; Gao, J.; Karplus, M.; Truhlar, D. G. Science 2004, 303, 186.
26. Admiraal, S. J.; Herschlag, D. J. Am. Chem. Soc. 1999, 121, 5837.
27. Admiraal, S. J.; Herschlag, D. Chem. Biol. 1995, 2, 729.
28. Admiraal, S.; Herschlag, D. FASEB J. 1995, 9, A1432.
29. Zhang, X. Y.; Houk, K. N. Acc. Chem. Res. 2005, 38, 379.
30. Poulsen, T. D.; Garcia-Viloca, M.; Gao, J. L.; Truhlaø, D. G. J. Phys. Chem. B 2003, 107, 9567.
31. Bruice, T. C. Acc. Chem. Res. 2002, 35, 139.
32. Friesner, R. A.; Guallar, V. Annu. Rev. Phys. Chem. 2005, 56, 389.
33. Gao, J. L.; Truhlaø, D. G. Annu. Rev. Phys. Chem. 2002, 53, 467.
34. Warshel, A. Annu. Rev. Biophys. Biomol. Struct. 2003, 32, 425.
35. Valiev, M. J. Comput. Chem., to be submitted.
36. Bylaska, E. J.; Jong, W. A. D.; Kowalski, K.; Straatsma, T. P.; Valiev, M.; Wang, D.; Aprà, E.; Windus, T. L.; Hirata, S.; Hackler, M. T.; Zhao, Y.; Fan, P.-D.; Harrison, R. J.; Dupuis, M.; Smith, D. M. A.; Nieplocha, J.; Tipparaju, V.; Krishnan, M.; Auer, M. N.; Brown, E.; Cisneros, G.; Fann, G. I.; Früchtl, H.; Garza, J.; Hirao, K.; Kendall, R.; Nichols, J. A.; Tsemekhman, K.; Wolinski, K.; Anchell, J.; Bernholdt, D.; Borowski, P.; Clark, D. C.; Dachsel, H.; Deegan, M.; Dyall, K.; Elwood, D.; Glendening, E.; Gutowski, M.; Hess, A.; Jaffe, J.; Johnson, B.; Ju, J.; Kobayashi, R.; Kutteh, Z. L.; Littlefield, R.; Long, X.; Meng, B.; Nakajima, T.; Niu, S.; Pollack, L.; Rosing, M.; Sandrone, G.; Stave, M.; Taylor, H.; Thomas, G.; Lenthe, J. v.; Wong, A.; Zhang, Z.. A Computational Chemistry Package for Parallel Computers, 5.0th ed.; NWChem, 2006.
37. Adams, J. A.; Taylor, S. S. Protein Sci. 1993, 2, 2177.
38. Schafer, A.; Horn, H.; Ahlrichs, R. J. Chem. Phys. 1992, 97, 2571.
39. Straatsma, T. P.; Philippopoulos, M.; McCammon, J. A. Comput. Phys. Commun. 2000, 128, 377.
40. Zhang, Y. K.; Liu, H. Y.; Yang, W. T. J. Chem. Phys. 2000, 112, 3483.
41. Henkelman, G.; Jonsson, H. J. Chem. Phys. 2000, 113, 9978.
42. Henkelman, G.; Uberuaga, B. P.; Jonsson, H. J. Chem. Phys. 2000, 113, 9901.
43. Valiev, M.; Garrett, B. C.; Tsai, M.-K.; Kowalski, K.; Kathmann, S. M.; Schenter, G. K.; Dupuis, M. J. Chem. Phys. 2007, 127, 51102.
44. Dupuis, M.; Schenter, G. K.; Garrett, B. G.; Arcia, E. E. J. Mol. Struct.-Theochem 2003, 632, 173.
45. Armstrong, R. N.; Kondo, H.; Kaiser. E. T. Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 1979, 76, 722.
46. Bossemeyer, D.; Engh, R. A.; Kinzel, V.; Ponstingl, H.; Huber, R. EMBO J. 1993, 12, 849.
47. Granot, J.; Mildvan, A. S.; Kaiser, E. T. Arch. Biochem. Biophys. 1980, 205, 1.
48. Madhusudan; Trafny, E. A.; Xuong, N. H.; Adams, J. A.; Ten Eyck, L. F.; Taylor, S. S.; Sowadski, J. M. Protein Sci. 1994, 3, 176.
49. Zheng, J. H.; Trafny, E. A.; Knighton, D. R.; Xuong, N. H.; Taylor, S. S.; Ten Eyck, L. F.; Sowadski, J. M. Acta Crystallogr., Sect. D: Biol. Crystallogr. 1993, 49, 362.
50. Pauling, L. The Nature of the Chemical Bond; Cornell University Press: Ithaca, NY, 1960.
51. Cannon, J. F. J. Comput. Chem. 1993, 14, 995.
52. Akola, J.; Jones, R. O. J. Phys. Chem. B 2006, 110, 8110.
53. Gibbs, C. S.; Zoller, M. J. J. Biol. Chem. 1991, 266, 8923.
54. Skamnaki, V. T.; Owen, D. J.; Noble, M. E. M.; Lowe, E. D.; Lowe, G.; Oikonomakos, N. G.; Johnson, L. N. Biochemistry 1999, 38, 14718.
55. Cleland, W. W.; Frey, P. A.; Gerlt, J. A. J. Biol. Chem. 1998, 273, 25529.
56. Bhatnagar, D.; Roskoski, R.; Rosendahl, M. S.; Leonard, N. J. Biochemistry 1983, 22, 6310.
57. Armstrong, R. N.; Kondo, H.; Granot, J.; Kaiser, E. T.; Mildvan, A. S. Biochemistry 1979, 18, 1230.
58. Bright Wilson, E. J.; Decius, J. C.; Cross, P. C. Molecular Vibrations; Dover: New York, 1955.
59. The bond orders were calculated using Pauling's formula. For PO, the reference bond length was 1.73 Åand OH 1.99 Å.
60. Schiott, B.; Iversen, B. B.; Madsen, G. K. H.; Larsen, F. K.; Bruice, T. C. Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 1998, 95, 12799.
61. Cleland, W. W.; Kreevoy, M. M. Science 1994, 264, 1887.
62. Frey, P. A.; Whitt, S. A.; Tobin, J. B. Science 1994, 264, 1927.
63. Kyte, J. personal communication.
64. Kim, K.; Cole, P. A. J. Am. Chem. Soc. 1998, 120, 6851.
65. Lowe, E. D.; Noble, M. E. M.; Skamnaki, V. T.; Oikonomakos, N. G.; Owen, D. J.; Johnson, L. N. EMBO J. 1997, 16, 6646.