Reaction mechanism of HIV-1 protease by hybrid car-parrinello/classical MD simulations

Journal of Physical Chemistry B

Volumn 108, Issue 30, 2004, Pages 11139-11149

  Piana, Stefano ^c   Bucher, Denis ^b   Carloni, Paolo ^a   Rothlisberger, Ursula ^b  

^a INFM   (Italy)

^b EPFL   (Switzerland)

^c CURTIN UNIVERSITY   (Australia)

Author keywords

[No Author keywords available]

Indexed keywords

ACTIVATION ENERGY; CATALYSIS; CATALYST ACTIVITY; CATALYSTS; COMPUTER SIMULATION; HYDROLYSIS; MOLECULAR DYNAMICS; POLYPEPTIDES; PROTEINS; SAMPLING;

ACTIVATION BARRIERS; PEPTIDE HYDROLYSIS; PROTEASE; PROTON TRANSFER (PT);

REACTION KINETICS;

EID: 4043082181     PISSN: 15206106     EISSN: None     Source Type: Journal    
DOI: 10.1021/jp037651c     Document Type: Article

References (64)

1. Wlodawer, A.; Vondrasek, J. Annu. Rev. Biophys. Biomol. Struct. 1998, 27, 249-284.
2. Fitzgerald, P. M. D.; Springer, J. P. Annu. Rev. Biophys. Biophys. Chem. 1991, 20, 299-320.
3. Weber, I. T.; Harrison, R. W. Protein Eng. 1996, 9, 679-690.
4. Harrison, R. W.; Weber, I. T. Protein Eng. 1994, 7, 1353-1363.
5. Okimoto, N.; Tsukui, T.; Kitayama, K.; Hata, M.; Hoshimo, T.; Tsuda, M. J. Am. Chem. Soc. 2000, 722, 5613-5622.
6. Trylska, J.; Bala, P.; Geller, M.; Grochowski, P. Biophys. J. 2002, 83, 794-807.
7. Liu, H.; Müller-Plathe, F.; Van Gusteren, W. F. J. Mol. Biot. 1996, 261, 454-469.
8. Silva, A. M.; Cachau, R. E.; Sham, H. L.; Erickson, J. W. J. Mol. Biol 1996, 255, 321-346.
9. Lee, H.; Darden, T. A.; Pedersen, L. G. J. Am. Chem. Soc. 1996, 118, 3946-3950.
10. Goldblum, A. Biochemistry 1988, 27, 1653-1658.
11. Beveridge, A. J.; Heywood, G. C. Biochemistry 1993, 32, 3325-3333.
12. Park, H.; Suh, J.; Lee, S. J. Am. Chem. Soc. 2000, 722, 3901-3908.
13. Venturini, A.; López-Ortiz, F.; Alvarez, J. M.; Gonzalez, J. J. Am. Chem. Soc. 1998, 720, 1110-1111.
14. Okimoto, N.; Tsukui, T.; Hata, M.; Hoshino, T.; Tsuda, M. J. Am. Chem. Soc. 1999, 121, 7349-7354.
15. Piana, S.; Parrinello, M.; Carloni, P. J. Mol. Biol. 2002, 319, 567-583.
16. Gulnik, S.; Erickson, J. W.; Xie, D. Vitam. Harm. 2000, 55, 213-256.
17. Hyland, L. J.; Tomaszek, T. A.; Meek, T. D. Biochemistry 1991, 30, 8454-8463.
18. Hyland, L. J.; Tomaszek, T. A.; Roberts, G. D.; Can, S. A.; Maagard, V. W.; Bryan, H. L.; Fakhoury, S. A.; Moore, M. L.; Minnich, M. D.; Culp, J. S.; DesJarlais, R. L.; Meek, T. D. Biochemistry 1991, 30, 8441-8453.
19. Hong, L.; Hartsuck, J. A.; Foundling, S.; Ermolieff, J.; Tang, J. Protein Sci. 1998, 7, 300-305.
20. Rose, R.; Craik, C. S.; Douglas, N. L.; Stroud, R. M. Biochemistry 1996, 35, 12933-12944.
21. Suguna, K.; Padlan, E. A.; Smith, C. W.; Carlson, W. D.; Davies, D. R. Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A 1987, 84, 7009-7013.
22. Xie, D.; Gulnik, S.; Collins, L.; Gustchina, E.; Bhat, T. N.; Erickson, J. W. Adv. Exp. Med. Biol. 1998, 436, 381-386.
23. Prabu-Jeyabalan, M.; Nalivaika, E.; Schiffer, C. A. J. Mol. Biol. 2000, 301, 1207-1220.
24. Baca, M.; Kent, S. B. H. Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A 1993, 90, 11638-11642.
25. Miller, M.; Schneider, J.; Sathyanarayana, B. K.; Toth, M. V.; Marshall, G. R.; Clawson, L.; Selk, L. M.; Kent, S. B. H.; Wlodawer, A. Science 1989, 246, 1149-1152.
26. Polgár, L.; Szeltner, Z.; Boros, I. Biochemistry 1994, 33, 9351-9357.
27. Szeltner, Z.; Polgár, L. J. Biol. Chem. 1996, 271, 32180-32184.
28. Rodriguez, E. J.; Angeles, T. S.; Meek, T. D. Biochemistry 1993, 32, 12380-12385.
29. Northrop, D. B. Acc. Chem. Res. 2001, 34, 790-797.
30. Piana, S.; Carloni, P. Proteins: Struct., Funct., Genet. 2000, 39, 26-36.
31. Brancolini, C.; Lazarevic, D.; Rodriguez, J.; Schneider, C. J. Cell Biol. 1997, 139, 759-771.
32. Piana, S.; Carloni, P.; Rothlisberger, U. Protein Sci. 2002, 12, 2393-2402.
33. Chatfield, D. C.; Brooks, B. R. J. Am. Chem. Soc. 1995, 117, 5561-572.
34. Cho, Y. K.; Northrop, D. B. J. Biol. Chem. 1998, 273, 24305-24308.
35. Cho, Y. K.; Rebholz, K. L.; Northrop, D. B. Biochemistry 1994, 33, 9637-9642.
36. Meek, T. D.; Rodriguez, E. J.; Angeles, T. S. Methods Enzymol. 1994, 241, 127-156.
37. Laio, A.; Van de Vondele, J.; Rothlisberger, U. J. Chem. Phys. 2002, 116, 6941-6947.
38. Becke, A. Phys. Rev. A 1988, 35, 3098-3100.
39. Piana, S.; Sebastiani, D.; Carloni, P.; Parrinello, M. J. Am. Chem. Soc. 2001, 123, 8730-8737.
40. Lee, C.; Yang, W.; Parr, R. G. Phys. Rev. B 1988, 37, 785-789.
41. Carter, E. A.; Ciccotti, G.; Hynes, J. T.; Kapral, R. Chem. Phys. Lett. 1989, 156, 472-477.
42. VandeVondele, J.; Rothlisberger, U. J. Phys. Chem. B 2002, 103, 206-208.
43. Cascella, M.; Raugei, S.; Carloni, P. J. Phys. Chem. B 2004, 108, 369-375.
44. Silvestrelli, P. L.; Parrinello, M. Phys. Rev. Lett. 1999, 82, 3308-3311.
45. Becke, A. Phys. Rev. A 1988, 38, 3098-3100.
46. Perdew, J. P. Phys. Rev. B 1986, 33, 8822-8824.
47. Perdew, J. P.; Burke, K.; Ernzerhof, M. Phys. Rev. Lett. 1996, 77, 3865-3868.
48. Schock, H. B.; Garsky, V. M.; Kuo, L. C. J. Biol. Chem. 1996, 271, 31957-31963.
49. Berman, H. M.; Westbrook, J.; Feng, Z.; Gilliland, G. L.; Bhat, T. N.; Weissig, H.; Shindyalov, I. N.; Bourne, P. E. Nucleic Acids Res. 2000, 28, 235-242.
50. Berger, A.; Schechter, I. Philos. Trans. R. Soc. London, Ser. B 1970, 257, 249-264.
51. Troullier, N.; Martins, J. L. Phys. Rev. B 1991, 43, 1943-2006.
52. Barnett, R. N.; Landman, U. Phys. Rev. B 1993, 48, 2081-2097.
53. Car, R.; Parrinello, M. Phys. Rev. Lett. 1985, 55, 2471-2474.
54. Hutter, J.; Ballone, P.; Bernasconi, M.; Focher, P.; Fois, E.; Goedecker, S.; Parrinello, M.; Tuckerman, M. CPMD 3.3. MPI für Festkörperforschung and IBM Zurich Research Laboratory: Zurich, 1999.
55. Hoover, W. G. Phys. Rev. A 1985, 31, 1695-1697.
56. Van Gusteren, W. F.; Billeter, S. R.; Eising, A. A.; Hunenberger, P. H.; Kruger, P. K. H. C.; Mark, A. E.; Scott, W. R.; Tironi, I. G. Biomolecular Simulation: The GROMOS96 Manual and User Guide; Hochschulverlag AG: Zürich, 1996.
57. Cornell, W. D.; Cieplack, P.; Bayly, C. I.; Gould, I. R.; Merz, K. M.; Ferguson, D. M.; Spellmeyer, D. C.; Fox, T.; Caldwell, J. W.; Kollman, P. A. J. Am. Chem. Soc. 1995, 117, 5179-5197.
58. Hunenberger, P. H. J. Chem. Phys. 2000, 113, 10464-10476.
59. Curioni, A.; Sprik, M.; Andreoni, W.; Schiffer, H.; Hutter, J.; Parrinello, M. J. Am. Chem. Soc. 1997, 119, 7218-7229.
60. Sprik, M.; Ciccotti, G. J. Chem. Phys. 1998, 109, 7737-7744.
61. Meijer, E. J.; Sprik, M. J Am. Chem. Soc. 1998, 120, 6345-6355.
62. Ciccotti, G.; Ferrario, M.; Hynes, J. T.; Kapral, R. Chem. Phys. 1989, 129, 241-251.
63. Berti, P. J. Determining Transition States from Kinetic Isotope Effects. In Enzyme Kinetics and Mechanism; Schramm, V. L., Purich, D. L., Eds.; Academic Press: San Diego, CA, 1999; pp 355-397.
64. Frisch, M. J.; Trucks, G. W.; Schlegel, H. B.; Scuseria, G. E.; Robb, M. A.; Cheeseman, J. R.; Zakrzewski, V. G.; Montgomery, J. A., Jr.; 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, revision A.11.4; Gaussian, Inc.: Pittsburgh, PA, 1998.