Mechanisms of inter- and intramolecular communication in GPCRs and G proteins

Journal of the American Chemical Society

Volumn 130, Issue 13, 2008, Pages 4310-4325

  Raimondi, Francesco ^a,b   Seeber, Michele ^a,b   De Benedetti, Pier G ^b   Fanelli, Francesca ^a,b  

^a DULBECCO TELETHON INSTITUTE   (Italy)

^b UNIVERSITY OF MODENA AND REGGIO EMILIA   (Italy)

Author keywords

[No Author keywords available]

Indexed keywords

G PROTEINS; GUANIDINE NUCLEOTIDE EXCHANGE FACTOR; INTRAMOLECULAR COMMUNICATION; RHODOPSIN;

BINDING SITES; COMPUTATIONAL METHODS; MOLECULAR INTERACTIONS; NUCLEOTIDES; SOLVENTS;

PROTEINS;

ANTIPORTER; CELL PROTEIN; DOCKING PROTEIN; G PROTEIN COUPLED RECEPTOR; GUANIDINE NUCLEOTIDE EXCHANGE FACTOR; GUANINE NUCLEOTIDE BINDING PROTEIN; NUCLEOTIDE; PROTEIN SUBUNIT; SOLVENT; THROMBOXANE A2 RECEPTOR; UNCLASSIFIED DRUG;

AGONIST; ALPHA CHAIN; ALPHA HELIX; AMINO TERMINAL SEQUENCE; ARTICLE; BINDING KINETICS; CARBOXY TERMINAL SEQUENCE; CATALYSIS; CYTOSOL; MOLECULAR DYNAMICS; MOLECULAR INTERACTION; NUCLEOTIDE BINDING SITE; PROTEIN BINDING; PROTEIN DOMAIN; PROTEIN FAMILY; PROTEIN MOTIF; PROTEIN PROTEIN INTERACTION;

AMINO ACID SEQUENCE; ANIMALS; BINDING SITES; COMPUTER SIMULATION; GTP-BINDING PROTEINS; MICE; MODELS, CHEMICAL; MOLECULAR SEQUENCE DATA; PROTEIN CONFORMATION; PROTEIN STRUCTURE, TERTIARY; RECEPTORS, G-PROTEIN-COUPLED; SIGNAL TRANSDUCTION;

EID: 41549137044     PISSN: 00027863     EISSN: None     Source Type: Journal    
DOI: 10.1021/ja077268b     Document Type: Article

References (85)

1. Gilman, A. G. Annu. Rev. Biochem. 1987, 56, 615-49.
2. Clapham, D. E. Nature 1996, 379, 297-9.
3. Oldham, W. M.; Hamm, H. E. Q. Rev. Biophys. 2006, 39, 117-66.
4. Bunemann, M.; Frank, M.; Lohse, M. J. Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 2003, 100, 16077-82.
5. Klein, S.; Reuveni, H.; Levitzki, A. Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 2000, 97, 3219-23.
6. Coleman, D. E.; Sprang, S. R. Trends Biochem. Sci. 1996, 21, 41-4.
7. Bohm, A.; Gaudet, R.; Sigler, P. B. Curr. Opin. Biotechnol. 1997, 8, 480-7.
8. Sunahara, R. K.; Tesmer, J. J.; Gilman, A. G.; Sprang, S. R. Science 1997, 278, 1943-7.
9. Medkova, M.; Preininger, A. M.; Yu, N. J.; Hubbell, W. L.; Hamm, H. E. Biochemistry 2002, 41, 9962-72.
10. Kisselev, O. G.; Kao, J.; Ponder, J. W.; Fann, Y. C.; Gautam, N.; Marshall, G. R. Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 1998, 95, 4270-5.
11. Koenig, B. W.; Kontaxis, G.; Mitchell, D. C.; Louis, J. M.; Litman, B. J.; Bax, A. J. Mol. Biol. 2002, 322, 441-61.
12. Noel, J. P.; Hamm, H. E.; Sigler, P. B. Nature 1993, 366, 654-663.
13. Van, Eps, N.; Oldham, W. M.; Hamm, H. E.; Hubbell, W. L. Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 2006, 103, 16194-9.
14. Ceruso, M. A.; Periole, X.; Weinstein, H. J. Mol. Biol. 2004, 338, 469-81.
15. Wall, M. A.; Coleman, D. E.; Lee, E.; Iniguez-Lluhi, J. A.; Posner, B. A.; Gilman, A. G.; Sprang, S. R. Cell 1995, 83, 1047-58.
16. Lambright, D. G.; Sondek, J.; Bohm, A.; Skiba, N. P.; Hamm, H. E.; Sigler, P. B. Nature 1996, 379, 311-9.
17. Kisselev, O. G.; Downs, M. A. Structure (Camb) 2003, 11, 367-73.
18. Palczewski, K. Annu. Rev. Biochem. 2006, 75, 743-67.
19. Rosenbaum, D. M.; Cherezov, V.; Hanson, M. A.; Rasmussen, S. G.; Thian, F. S.; Kobilka, T. S.; Choi, H. J.; Yao, X. J.; Weis, W. I.; Stevens, R. C.; Kobilka, B. K. Science 2007, 318, 1266-73.
20. Cherezov, V.; Rosenbaum, D. M.; Hanson, M. A.; Rasmussen, S. G.; Thian, F. S.; Kobilka, T. S.; Choi, H. J.; Kuhn, P.; Weis, W. I.; Kobilka, B. K.; Stevens, R. C. Science 2007, 318, 1258-65.
21. Fanelli, F.; De Benedetti, P. G. Chem. Rev. 2005, 105, 3297-3351.
22. Salom, D.; Lodowski, D. T.; Stenkamp, R. E.; Le Trong, I.; Golczak, M.; Jastrzebska, B.; Harris, T.; Ballesteros, J. A.; Palczewski, K. Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A 2006, 103, 16123-8.
23. Kusnetzow, A. K.; Altenbach, C.; Hubbell, W. L. Biochemistry 2006, 45, 5538-50.
24. Park, P. S.; Lodowski, D. T.; Palczewski, K. Annu. Rev. Pharmacol. Toxicol. 2007.
25. Farrens, D. L.; Altenbach, C.; Yang, K.; Hubbell, W. L.; Khorana, H. G. Science 1996, 274, 768-70.
26. Iiri, T.; Farfel, Z.; Bourne, H. R. Nature 1998, 394, 35-8.
27. Rondard, P.; Iiri, T.; Srinivasan, S.; Meng, E.; Fujita, T.; Bourne, H. R. Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 2001, 98, 6150-5.
28. Johnston, C. A.; Willard, F. S.; Jezyk, M. R.; Fredericks, Z.; Bodor, E. T.; Jones, M. B.; Blaesius, R.; Watts, V. J.; Harden, T. K.; Sondek, J.; Ramer, J. K.; Siderovski, D. P. Structure 2005, 13, 1069-80.
29. Cherfils, J.; Chabre, M. Trends Biochem. Sci. 2003, 28, 13-7.
30. Marin, E. P.; Krishna, A. G.; Sakmar, T. P. J. Biol. Chem. 2001, 276, 27400-5.
31. Marin, E. P.; Krishna, A. G.; Sakmar, T. P. Biochemistry 2002, 41, 6988-94.
32. Oldham, W. M.; Van Eps, N.; Preininger, A. M.; Hubbell, W. L.; Hamm, H. E. Nat. Struct. Mol. Biol. 2006, 13, 772-7.
33. Oldham, W. M.; Van Eps, N.; Preininger, A. M.; Hubbell, W. L.; Hamm, H. E. Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A 2007, 104, 7927-32.
34. Capra, V.; Veltri, A.; Foglia, C.; Crimaldi, L.; Habib, A.; Parenti, M.; Rovati, G. E. Mol. Pharmacol. 2004, 66, 880-9.
35. Sali, A.; Blundell, T. L. J. Mol. Biol. 1993, 234, 779-815.
36. Okada, T.; Sugihara, M.; Bondar, A. N.; Elstner, M.; Entel, P.; Buss, V. J. Mol. Biol. 2004, 342, 571-83.
37. Fiser, A.; Do, R. K.; Sali, A. Protein Sci. 2000, 9, 1753-73.
38. Marti-Renom, M. A.; Stuart, A.; Fiser, A.; Sánchez, R.; Melo, F.; Sali, A. Annu. Rev. Biophys. Biomol. Struct. 2000, 29, 291-325.
39. D'Angelo, D. D.; Eubank, J. J.; Davis, M. G.; Dorn, G. W., 2nd J. Biol. Chem. 1996, 271, 6233-40.
40. Ballesteros, J. A.; Weinstein, H. Methods Neurosci. 1995, 25, 366-428.
41. Im, W.; Feig, M.; Brooks, C. L., III Biophys. J. 2003, 85, 2900-18.
42. Brooks, B. R.; Bruccoleri, R. E.; Olafson, B. D.; States, D. J.; Swaminathan, S.; Karplus, M. J. Comput. Chem. 1983, 4, 187-217.
43. Takasuka, M.; Kishi, M.; Yamakawa, M. J. Med. Chem. 1994, 37, 47-56.
44. Fortier, S. F.; Erman, M. G.; Langs, D. A.; De Titta, G. T. Acta Cnstallogr. 1980, B36, 1099-1103.
45. Dewar, M. J. S.; Zoebisch, E. G.; Healey, E. F.; Stewart, J. J. P. J. Am. Chem. Soc. 3902-3909. 1985, 107, 3902-3909.
46. Funk, C. D.; Furci, L.; Moran, N.; Fitzgerald, G. A. Mol. Pharmacol. 1993, 44, 934-9.
47. Khasawneh, F. T.; Huang, J. S.; Turek, J. W.; Le Breton, G. C. J. Biol. Chem. 2006, 281, 26951-65.
48. So, S. P.; Wu, J.; Huang, G.; Huang, A.; Li, D.; Ruan, K. H. J. Biol. Chem. 2003, 278, 10922-7.
49. Chen, R.; Li, L.; Weng, Z. Proteins 2003, 52, 80-7.
50. Chen, R.; Weng, Z. Proteins 2002, 47, 281-94.
51. Fanelli, F.; Menziani, C.; Scheer, A.; Cotecchia, S.; De Benedetti, P. G. Proteins 1999, 37, 145-56.
52. Fanelli, F.; Dell'Orco, D. Biochemistry 2005, 44, 14695-14700.
53. Seeber, M.; Cecchini, M.; Rao, F.; Settanni, G.; Caflisch, A. Bioinformatics 2007.
54. Amadei, A.; Linssen, A. B.; Berendsen, H. J. Proteins 1993, 17, 412-25.
55. Feig, M.; Brooks, C. L., 3rd Curr. Opin. Struct. Biol. 2004, 14, 217-24.
56. Tanizaki, S.; Feig, M. J. Chem. Phys. 2005, 122, 124706.
57. Tanizaki, S.; Feig, M. J. Phys. Chem. B 2006, 110, 548-56.
58. Zhang, M.; Mizrachi, D.; Fanelli, F.; Segaloff, D. L. J. Biol. Chem. 2005, 280, 26169-26176.
59. Angelova, K.; Fanelli, F.; Puett, D. Mol Endocrinol 2008, 22, 126-38.
60. Zhang, M.; Tao, Y. X.; Ryan, G. L.; Feng, X.; Fanelli, F.; Segaloff, D. L. J. Biol. Chem. 2007, 282, 25527-39.
61. Feng, X.; Muller, T.; Mizrachi, D.; Fanelli, F.; Segaloff, D. L. Endocrinology 2007, DOI: 10.1210/en.2007-1341.
62. Cohen, G. B.; Yang, T.; Robinson, P. R.; Oprian, D. D. Biochemistry 1993, 32, 6111-5.
63. Ballesteros, J. A.; Jensen, A. D.; Liapakis, G.; Rasmussen, S. G.; Shi, L.; Gether, U.; Javitch, J. A. J. Biol. Chem. 2001, 276, 29171-7.
64. Li, J.; Huang, P.; Chen, C.; de Riel, J. K.; Weinstein, H.; Liu-Chen, L. Y. Biochemistry 2001, 40, 12039-50.
65. Visiers, I.; Ebersole, B.; Dracheva, S.; Ballesteros, J.; Sealfon, S. C.; Weinstein, H. Int. J. Quantum Chem. 2002, 88, 65-75.
66. Vassart, G.; Pardo, L.; Costagliola, S. Trends Biochem. Sci. 2004, 29, 119-26.
67. Flanagan, C. A. Mol. Pharmacol. 2005, 68, 1-3.
68. Ramon, E.; Cordomi, A.; Bosch, L.; Zernii, E. Y.; Senin, II;, Manyosa, J.; Philippov, P. P.; Perez, J. J.; Garriga, P. J. Biol. Chem. 2007, 282, 14272-82.
69. Mirzadegan, T.; Benko, G.; Filipek, S.; Palczewski, K. Biochemistry 2003, 42, 2759-67.
70. Arnis, S.; Fahmy, K.; Hofmann, K. P.; Sakmar, T. P. J. Biol. Chem. 1994, 269, 23879-81.
71. Scheer, A.; Fanelli, F.; Costa, T.; De Benedetti, P. G.; Cotecchia, S. Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A 1997, 94, 808-13.
72. Fahmy, K.; Sakmar, T. P.; Siebert, F. Biochemistry 2000, 39, 10607-12.
73. Ghanouni, P.; Schambye, H.; Seifert, R.; Lee, T. W.; Rasmussen, S. G.; Gether, U.; Kobilka, B. K. J. Biol. Chem. 2000, 275, 3121-7.
74. Knierim, B.; Hofmann, K. P.; Ernst, O. P.; Hubbell, W. L. Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A 2007.
75. Dell'Orco, D.; Seeber, M.; Fanelli, F. FEBS Lett. 2007, 581, 944-8.
76. Filipek, S.; Krzysko, K. A.; Fotiadis, D.; Liang, Y.; Saperstein, D. A.; Engel, A.; Palczewski, K. Photochem. Photobiol. Sci. 2004, 3, 628-38.
77. Nikiforovich, G. V.; Taylor, C. M.; Marshall, G. R. Biochemistry 2007, 46, 4734-44.
78. Slusarz, R.; Ciarkowski, J. Acta Biochim. Pol. 2004, 51, 129-36.
79. Hayward, S.; Berendsen, H. J. Proteins 1998, 30, 144-54.
80. Hayward, S.; Kitao, A.; Berendsen, H. J. Proteins 1997, 27, 425-37.
81. Hirata, T.; Kakizuka, A.; Ushikubi, F.; Fuse, I.; Okuma, M.; Narumiya, S. J. Clin. Invest. 1994, 94, 1662-7.
82. Angelova, K.; Fanelli, F.; Puett, D. J. Biol. Chem. 2002, 277, 32202-13.
83. Fanelli, F.; Verhoef-Post, M.; Timmerman, M.; Zeilemaker, A.; Martens, J. W.; Themmen, A. P. Mol. Endocrinol. 2004, 18, 1499-508.
84. Vitale, R. M.; Pedone, C.; De Benedetti, P. G.; Fanelli, F. Proteins 2004, 56, 430-48.
85. Gether, U.; Lin, S.; Ghanouni, P.; Ballesteros, J. A.; Weinstein, H.; Kobilka, B. K. EMBO J. 1997, 16, 6737-47.