Toward an integrated model of protein - DNA recognition as inferred from NMR studies on the Lac repressor system

Chemical Reviews

Volumn 104, Issue 8, 2004, Pages 3567-3586

  Kalodimos, Charalampos G ^a   Boelens, Rolf ^b   Kaptein, Robert ^b  

^a RUTGERS UNIVERSITY   (United States)

^b UTRECHT UNIVERSITY   (Netherlands)

Author keywords

[No Author keywords available]

Indexed keywords

BINDING ENERGY; CRYSTAL STRUCTURE; DNA; MOLECULAR DYNAMICS; MOLECULAR STRUCTURE; PLASTICITY; PROTEINS;

ALLOSTERIC MECHANISM; HINGE HELICES; PROTEIN ADAPTABILITY; PROTEIN DNA RECOGNITION;

NUCLEAR MAGNETIC RESONANCE;

DNA; DNA BINDING PROTEIN; REPRESSOR PROTEIN;

AMINO ACID SEQUENCE; CHEMICAL STRUCTURE; CHEMISTRY; METABOLISM; METHODOLOGY; MOLECULAR GENETICS; NUCLEAR MAGNETIC RESONANCE; NUCLEOTIDE SEQUENCE; PROTEIN BINDING; PROTEIN TERTIARY STRUCTURE; REVIEW; THERMODYNAMICS;

AMINO ACID SEQUENCE; BASE SEQUENCE; DNA; DNA-BINDING PROTEINS; MODELS, MOLECULAR; MOLECULAR SEQUENCE DATA; NUCLEAR MAGNETIC RESONANCE, BIOMOLECULAR; PROTEIN BINDING; PROTEIN STRUCTURE, TERTIARY; REPRESSOR PROTEINS; THERMODYNAMICS;

EID: 4344581629     PISSN: 00092665     EISSN: None     Source Type: Journal    
DOI: 10.1021/cr0304065     Document Type: Article

References (106)

1. Jen-Jacobson, L. Biopolymers 1997, 44, 153.
2. Seeman, N. C.; Rosenberg, J. M.; Rich, A. Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 1976, 73, 804.
3. Luscombe, N. M.; Laskowski, R. A.; Thornton, J. M. Nucleic Acids Res. 2001, 29, 2860.
4. Pabo, C. O.; Nekludova, L. J. Mol. Biol. 2000, 301, 597.
5. Garvie, C. W.; Wolberger, C. Mol. Cell 2001, 8, 937.
6. Otwinowski, Z.; Schevitz, R. W.; Zhang, R. G.; Lawson, C. L.; Joachimiak, A.; Marmorstein, R. Q.; Luisi, B. F.; Sigler, P. B. Nature 1988, 335, 321.
7. Billeter, M.; Güntert, P.; Luginbuhl, P.; Wüthrich, K. Cell 1996, 85, 1057.
8. Wright, P. E.; Dyson, H. J. J. Mol. Biol. 1999, 293, 321.
9. von Hippel, P. H. Science 1994, 263, 769.
10. Halford, S. E.; Marko, J. F. Nucleic Acids Res. 2004, 32, 3040.
11. Bell, C. E.; Lewis, M. Curr. Opin. Struct. Biol. 2001, 11, 19.
12. Pace, H. C.; Kercher, M. A.; Lu, P.; Markiewicz, P.; Miller, J. H.; Chang, G.; Lewis, M. Trends Biochem. Sci. 1997, 22, 334.
13. Lewis, M.; Chang, G.; Horton, N. C.; Kercher, M. A.; Pace, H. C.; Schumacher, M. A.; Brennan, R. G.; Lu, P. Science 1996, 271, 1247.
14. Bell, C. E.; Lewis, M. Nature Struct. Biol. 2000, 7, 209.
15. Bell, C. E.; Lewis, M. J. Mol. Biol. 2001, 312, 921.
16. Ogata, R. T.; Gilbert, W. Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 1978, 75, 5851.
17. Boelens, R.; Scheek, R. M:; van Boom J. H.; Kaptein, R. J. Mol. Biol. 1987, 193, 213.
18. Branden, C.; Tooze, J. Introduction to Protein Structure; Garland: New York, 1999.
19. Wintjens, R.; Rooman, M. J. Mol. Biol. 1996, 262, 294.
20. Schumacher, M. A.; Choi, K. Y.; Zalkin, H.; Brennan, R. G. Science 1994, 266, 763.
21. Spronk, C. A.; Slijper, M.; van Boom, J. H.; Kaptein, R.; Boelens, R. Nature Struct. Biol. 1996, 3, 916.
22. Spronk, C. A.; Bonvin, A. M.; Radha, P. K.; Melacini, G.; Boelens, R.; Kaptein, R. Structure 1999, 7, 1483.
23. Nagadoi, A.; Morikawa, S.; Nakamura, H.; Enari, M.; Kobayashi, K.; Yamamoto, H.; Sampei, G.; Mizobuchi, K.; Schumacher, M. A.; Brennan, R. G.; et al. Structure 1995, 3, 1217.
24. Werner, M. H.; Huth, J. R.; Gronenborn, A. M.; Clore, G. M. Cell 1995, 81, 705.
25. Murphy, F. V. t.; Sweet, R. M.; Churchill, M. E. EMBO J. 1999, 18, 6610.
26. Heldwein, E. E.; Brennan, R. G. Nature 2001, 409, 378.
27. Markiewicz, P.; Kleina, L. G.; Cruz, C.; Ehret, S.; Miller, J. H. J. Mol. Biol. 1994, 240, 421.
28. Sadler, J. R.; Sasmor, H.; Betz, J. L. Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 1983, 80, 6785.
29. Zinkel, S. S.; Crothers, D. M. Nature 1987, 328, 178.
30. Perros, M.; Steitz, T. A. Science 1996, 274, 1929.
31. Fried, M. G.; Hudson, J. M. Science 1996, 274, 1930.
32. Spronk, C. A.; Folkers, G. E.; Noordman, A. M.; Wechselberger, R.; van den Brink, N.; Boelens, R.; Kaptein, R. EMBO J. 1999, 18, 6472.
33. Suckow, J.; Markiewiez, P.; Kleina, L. G.; Miller, J.; Kisters-Woike, B.; Muller-Hill, B. J. Mol. Biol. 1996, 261, 509.
34. Chakerian, A. E.; Matthews, K. S. J. Biol. Chem. 1991, 266, 22206.
35. Kalodimos, C. G.; Folkers, G. E.; Boelens, R.; Kaptein, R. Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 2001, 98, 6039.
36. Falcon, C. M.; Swint-Kruse, L.; Matthews, K. S. J. Biol. Chem. 1997, 272, 26818.
37. Sauer, R. T.; Hehir, K.; Stearman, R. S.; Weiss, M. A.; Jeitler-Nilsson, A.; Suchanek, E. G.; Pabo, C. O. Biochemistry 1986, 25, 5992.
38. Simoncsits, A.; Chen, J.; Percipalle, P.; Wang, S.; Toro, I.; Pongor, S. J. Mol. Biol. 1997, 267, 118.
39. Robinson, C. R.; Saner, R. T. Biochemistry 1996, 35, 109.
40. Jamin, N.; Toma, F. Prog. Nucl. Magn. Reson. Spectrosc. 2001, 38, 83.
41. Kalodimos, C. G.; Bonvin, A. M.; Salinas, R. K.; Wechselberger, R.; Boelens, R.; Kaptein, R. EMBO J. 2002, 21, 2866.
42. Falcon, C. M.; Matthews, K. S. Biochemistry 2000, 39, 11074.
43. Ogata, R. T.; Gilbert, W. J. Mol. Biol. 1979, 132, 709.
44. Betz, J. L.; Sasmor, H. M.; Buck, F.; Insley, M. Y.; Caruthers, M. H. Gene 1986, 50, 123.
45. Rastinejad, F.; Artz, P.; Lu, P. J. Mol. Biol. 1993, 233, 389.
46. Horton, N.; Lewis, M.; Lu, P. J. Mol. Biol. 1997, 265, 1.
47. Falcon, C. M.; Matthews, K. S. Biochemistry 2001, 40, 15650.
48. Sartorius, J.; Lehming, N.; Kisters, B.; von Wilcken-Bergmann, B.; Muller-Hill, B. EMBO J. 1989, 8, 1265.
49. Luisi, B. F.; Xu, W. X.; Otwinowski, Z.; Freedman, L. P.; Yamamoto, K. R.; Sigler, P. B. Nature 1991, 352, 497.
50. Gewirth, D. T.; Sigler, P. B. Nature Struct. Biol. 1995, 2, 386.
51. Rodgers, D. W.; Harrison, S. C. Structure 1993, 1, 227.
52. Chen, Y. Q.; Sengchanthalangsy; L. L.; Hackett, A.; Ghosh, G. Structure 2000, 8, 419.
53. Ogata, R.; Gilbert, W. Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 1977, 74, 4973.
54. Goeddel, D. V.; Yansura, D. G.; Caruthers, M. H. Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 1978, 75, 3378.
55. Betz, J. L.; Sasmor, H. M.; Buck, F.; Insley, M. Y.; Caruthers, M. H. Gene 1986, 50, 123.
56. Lehming, N.; Sartorius, J.; Niemoller, M.; Genenger, G.; v Wilcken-Bergmann, B.; Muller-Hill, B. EMBO J 1987, 6, 3145.
57. Olson, W. K.; Gorin, A. A.; Lu, X. J.; Hock, L. M.; Zhurkin, V. B. Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 1998, 95, 11163.
58. Drew, H. R.; Travers, A. A. Nucleic Acids Res. 1985, 13, 4445.
59. Jen-Jacobson, L.; Engler, L. E.; Jacobson, L. A. Structure 2000, 8, 1015.
60. Lefstin, J. A.; Yamamoto, K. R. Nature 1998, 392, 885.
61. Koudelka, G. B. Nucleic Acids Res. 1998, 26, 669.
62. Shimamoto, N. J. Biol. Chem. 1999, 274, 15293.
63. von Hippel, P. H.; Berg, O. G. J. Biol. Chem. 1989, 264, 675.
64. Riggs, A. D.; Bourgeois, S.; Cohn, M. J. Mol. Biol. 1970, 53, 401.
65. Kabata, H.; Kurosawa, O.; Arai, I.; Washizu, M.; Margarson, S. A.; Glass, R. E.; Shimamoto, N. Science 1993, 262, 1561.
66. Misteli, T. Science 2001, 291, 843.
67. Gowers, D. M.; Halford, S. E. EMBO J. 2003, 22, 1410.
68. Jeltsch, A.; Wenz, C.; Stahl, F.; Pingoud, A. EMBO J. 1996, 15, 5104.
69. Spolar, R. S.; Record, M. T., Jr. Science 1994, 263, 777.
70. Kalodimos, C. G.; Biris, N.; Bonvin, A. M. J. J.; Levandoski, M.; Guennuegues, M.; Boelens, R.; Kaptein, R. Science 2004, 305, 386.
71. Mossing, M. C.; Record, M. T., Jr. J. Mol. Biol. 1985, 186, 295.
72. Winkler, F. K.; Banner, D. W.; Oefner, C.; Tsernoglou, D.; Brown, R. S.; Heathman, S. P.; Bryan, R. K.; Martin, P. D.; Petratos, K.; Wilson, K. S. EMBO J. 1993, 12, 1781.
73. Viadiu, H.; Aggarwal, A. K. Mol. Cell 2000, 5, 889.
74. Forman-Kay, J. D. Nature Struct. Biol. 1999, 6, 1086.
75. Cavanagh, J.; Akke, M. Nature Struct. Biol. 2000, 7, 11.
76. Ishima, R.; Torchia, D. A. Nature Struct. Biol. 2000, 7, 740.
77. Kay, L. E. Nature Struct. Biol. 1998, 5 Suppl, 513.
78. van Tilborg, P. J.; Czisch, M.; Mulder, F. A.; Folkers, G. E.; Bonvin, A. M.; Nair, M.; Boelens, R.; Kaptein, R. Biochemistry 2000, 39, 8747.
79. Mulder, F. A.; van Tilborg, P. J.; Kaptein, R.; Boelens, R. J. Biomol. NMR 1999, 13, 275.
80. Vaughn, J. L.; Feher, V. A.; Bracken, C.; Cavanagh, J. J. Mol. Biol. 2001, 305, 429.
81. Wikstrom, A.; Berglund, H.; Hambraeus, C.; van den Berg, S.; Hard, T. J. Mol. Biol. 1999, 289, 963.
82. Hard, T. Q. Rev. Biophys. 1999, 32, 57.
83. Akke, M. Curr. Opin. Struct. Biol. 2002, 12, 642.
84. Slijper, M.; Boelens, R.; Davis, A. L.; Konings, R. N.; van der Marel, G. A.; van Boom, J. H.; Kaptein, R. Biochemistry 1997, 36, 249.
85. Ma, B.; Kumar, S.; Tsai, C. J.; Nussinov, R. Protein Eng. 1999, 12, 713.
86. Freire, E. Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 1999, 96, 10118.
87. Dunker, A. K.; Lawson, J. D.; Brown, C. J.; Williams, R. M.; Romero, P.; Oh, J. S.; Oldfield, C. J.; Campen, A. M.; Ratliff, C. M.; Hipps, K. W.; Ausio, J.; Nissen, M. S.; Reeves, R.; Kang, C.; Kissinger, C. R.; Bailey, R. W.; Griswold, M. D.; Chiu, W.; Garner, E. C.; Obradovic, Z. J. Mol. Graphics Modell. 2001, 19, 26.
88. Gunasekaran, K.; Tsai, C. J.; Kumar, S.; Zanuy, D.; Nussinov, R. Trends Biochem. Sci. 2003, 28, 81.
89. Englander, S. W. Annu. Rev. Biophys. Biomol. Struct. 2000, 29, 213.
90. Tsai, C. J.; Kumar, S.; Ma, B.; Nussinov, R. Protein Sci. 1999, 8, 1181.
91. Kalodimos, C. G.; Boelens, R.; Kaptein, R. Nature Struct. Biol. 2002, 9, 193.
92. Englander, S. W.; Krishna, M. M. Nature Struct. Biol. 2001, 8, 741.
93. Chamberlain, A. K.; Handel, T. M.; Marqusee, S. Nature Struct. Biol. 1996, 3, 782.
94. Parker, M. J.; Dempsey, C. E.; Hosszu, L. L.; Waltho, J. P.; Clarke, A. R. Nature Struct. Biol. 1998, 5, 194.
95. Hvidt, A.; Nielsen, S. O. Adv. Protein Chem. 1966, 21, 287.
96. Bai, Y.; Milne, J. S.; Mayne, L.; Englander, S. W. Proteins 1993, 17, 75.
97. Sivaraman, T.; Arrington, C. B.; Robertson, A. D. Nature Struct. Biol. 2001, 8, 331.
98. Felitsky, D. J.; Record, M. T., Jr. Biochemistry 2003, 42, 2202.
99. Sasmor, H. M.; Betz, J. L. Gene 1990, 89, 1.
100. Frank, D. E.; Saecker, R. M.; Bond, J. P.; Capp, M. W.; Tsodikov, O. V.; Melcher, S. E.; Levandoski, M. M.; Record, M. T., Jr. J. Mol. Biol. 1997, 267, 1186.
101. Sturtevant, J. M. Proc Natl. Acad. Sci. U.S.A. 1977, 74, 2236.
102. Ladbury, J. E.; Wright, J. G.; Sturtevant, J. M.; Sigler, P. B. J. Mol. Biol. 1994, 238, 669.
103. Eftink, M. R.; Anusiem, A. C.; Biltonen, R. L. Biochemistry 1983, 22, 3884.
104. Wang, C.; Pawley, N. H.; Nicholson, L. K. J. Mol. Biol. 2001, 313, 873.
105. Record, M. T., Jr.; deHaseth, P. L.; Lohman, T. M. Biochemistry 1977, 16, 4791.
106. Koradi, R.; Billeter, M.; Wuthrich, K. J. Mol. Graphics 1996, 14, 51.