Automated analysis of protein NMR assignments and structures

Chemical Reviews

Volumn 104, Issue 8, 2004, Pages 3541-3555

  Baran, Michael C ^a   Huang, Yuanpeng J ^a   Moseley, Hunter N B ^a   Montelione, Gaetano T ^a,b  

^a RUTGERS UNIVERSITY   (United States)

^b RUTGERS ROBERT WOOD JOHNSON MEDICAL SCHOOL   (United States)

Author keywords

[No Author keywords available]

Indexed keywords

AUTOMATION; COMPUTER SOFTWARE; CRYOGENICS; MOLECULAR STRUCTURE; PROTEINS; SPECTRUM ANALYSIS;

AUTOMATED ANALYSIS; BACKBONE RESONANCE ASSIGNMENT; CRYOGENIC PROBE NUCLEAR MAGNETIC RESONANCE; SIDE CHAIN RESONANCE ASSIGNMENT; SPECTRAL PROCESSING;

NUCLEAR MAGNETIC RESONANCE SPECTROSCOPY;

PROTEIN;

AUTOMATION; CHEMISTRY; METHODOLOGY; NUCLEAR MAGNETIC RESONANCE; REVIEW;

AUTOMATION; NUCLEAR MAGNETIC RESONANCE, BIOMOLECULAR; PROTEINS;

EID: 4344648451     PISSN: 00092665     EISSN: None     Source Type: Journal    
DOI: 10.1021/cr030408p     Document Type: Article

References (148)

1. Moseley, H. N.; Montelione, G. T. Curr. Opin. Struct. Biol. 1999, 9, 635.
2. Montelione, G. T.; Zheng, D.; Huang, Y. J.; Gunsalus, K. C.; Szyperski, T. Nature Struct. Biol. 2000, 7, 982.
3. Wüthrich, K. NMR of Proteins and Nucleic Acids; John Wiley & Sons: New York, 1986.
4. Clore, G. M.; Gronenborn, A. M. Annu. Rev. Biophys. Biophys. Chem. 1991, 20, 29.
5. Ikura, M.; Kay, L. E.; Bax, A. Biochemistry 1990, 29, 4659.
6. Montelione, G. T.; Wagner, G. J. Magn. Reson. 1990, 83, 183.
7. Kay, L. E. Curr. Opin. Struct. Biol. 1995, 5, 674.
8. Szyperski, T.; Wider, G.; Bushweller, J. H.; Wüthrich, K. J. Am. Chem. Soc. 1993, 115, 9307.
9. Simorre, J. P.; Brutscher, B.; Caffrey, M. S.; Marion, D. J. Biomol. NMR 1994, 4, 325.
10. Brutscher, B.; Simorre, J. P.; Caffrey, M. S.; Marion, D. J. Magn. Reson. 1994, 105B, 77.
11. Szyperski, T.; Braun, D.; Banecki, B.; Wüthrich, K. J. Am. Chem. Soc. 1996, 118, 8146.
12. Szyperski, T.; Yeh, D. C.; Sukumaran, D. K.; Moseley, H. N.; Montelione, G. T. Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 2002, 99, 8009.
13. Szymczyna, B. R.; Pineda-Lucena, A.; Mills, J. L.; Szyperski, T.; Arrowsmith, C. H. J. Biomol. NMR 2002, 22, 299.
14. Ding, K.; Gronenborn, A. M. J. Magn. Reson. 2002, 156, 262.
15. Kim, S.; Szyperski, T. J. Am. Chem. Soc. 2003, 125, 1385.
16. Kim, S.; Szyperski, T. J. Biomol. NMR 2004, 28, 117.
17. Schmieder, P.; Stern, A. S.; Wagner, G.; Hoch, J. C. J. Biomol. NMR 1994, 4, 483.
18. Schmieder, P.; Stern, A. S.; Wagner, G.; Hoch, J. C. J. Biomol. NMR 1993, 3, 569.
19. Kupce, E.; Freeman, R. J. Magn. Reson. 2003, 162, 300.
20. Kupce, E.; Freeman, R. J. Biomol. NMR 2003, 25, 349.
21. Kupce, E.; Freeman, R. J. Biomol. NMR 2003, 27, 383.
22. Kupce, E.; Freeman, R. J. Biomol. NMR 2004, 28, 391.
23. Tolman, J. R.; Flanagan, J. M.; Kennedy, M. A.; Prestegard, J. H. Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 1995, 92, 9279.
24. Tjandra, N.; Bax, A. Science 1997, 278, 1111.
25. Tjandra, N.; Omichinski, J. G.; Gronenborn, A. M.; Clore, G. M.; Bax, A. Nature Struct. Biol. 1997, 4, 732.
26. Prestegard, J. H. Nature Struct. Biol. 1998, 5, 517.
27. Cordier, F.; Grzesiek, S. J. Am. Chem. Soc. 1999, 121, 1601.
28. Cornilescu, G.; Hu, J.; Bax, A. J. Am. Chem. Soc. 1999, 121, 2949.
29. Cornilescu, G.; Kirsten, M.; Ramirez, B. E.; Frank, K.; Clore, G. M.; Gronenborn, A. M. J. Am. Chem. Soc. 1999, 121, 6275.
30. Wang, Y. X.; Jacob, J.; Cordier, F.; Wingfield, P.; Stahl, S. J.; Lee-Huang, S.; Torchia, D.; Grzesiek, S.; Bax, A. J. Biomol. NMR 1999, 14, 181.
31. Zimmerman, D. E.; Kulikowski, C. A.; Huang, Y.; Feng, W.; Tashiro, M.; Shimotakahara, S.; Chien, C.; Powers, R.; Montelione, G. T. J. Mol. Biol. 1997, 269, 592.
32. Nilges, M. J. Mol. Biol. 1995, 245, 645.
33. Nilges, M.; Macias, M. J.; O'Donoghue, S. I.; Oschkinat, H. J. Mol. Biol. 1997, 269, 408.
34. Linge, J. P.; Habeck, M.; Rieping, W.; Nilges, M. Bioinformatics 2003, 19, 315.
35. Herrmann, T.; Güntert, P.; Wüthrich, K. J. Mol. Biol. 2002, 319, 209.
36. Huang, Y. J. Rutgers University, New Brunswick, NJ, 2001.
37. Huang, Y. J.; Swapna, G. V.; Rajan, P. K.; Ke, H.; Xia, B.; Shukla, K.; Inouye, M.; Montelione, G. T. J. Mol. Biol. 2003, 327, 521.
38. Styles, P.; Soffe, N. F.; Scott, C. A.; Cragg, D. A.; White, D. J.; White, P. C. J. Magn. Reson. 1984, 391.
39. Marek, D. RF Receiver Coil Arrangement for NMR Spectrometers. U.S. Patent #5,247,256, 1993.
40. Monleon, D.; Colson, K.; Moseley, H. N.; Anklin, C.; Oswald, R.; Szyperski, T.; Montelione, G. T. J. Struct. Funct. Genomics 2002, 2, 93.
41. Zheng, D.; Huang, Y. J.; Moseley, H. N.; Xiao, R.; Aramini, J.; Swapna, G. V.; Montelione, G. T. Protein Sci. 2003, 12, 1232.
42. Baran, M. C.; Aramini, J.; Huang, Q. H.; Xiao, R.; Acton, T. B.; Liang-yu, S.; Goldsmith-Fischman, S.; Liu, J.; Rost, B.; Honig, B.; Montelione, G. T. Submitted.
43. Baran, M. C.; Moseley, H. N.; Sahota, G.; Montelione, G. T. J. Biomol. NMR 2002, 24, 113.
44. Zolnai, Z.; Lee, P. T.; Li, J.; Chapman, M. R.; Newman, C. S.; Phillips, G. N., Jr.; Rayment, I.; Ulrich, E. L.; Volkman, B. F.; Markley, J. L. J. Struct. Funct. Genomics 2003, 4, 11.
45. Seavey, B. R.; Farr, E. A.; Westler, W. M.; Markley, J. L. J. Biomol. NMR 1991, 1, 217.
46. Berman, H. M.; Westbrook, J.; Feng, Z.; Gilliland, G.; Bhat, T. N.; Weissig, H.; Shindyalov, I. N.; Bourne, P. E. Nucleic Acids Res. 2000, 28, 235.
47. Heinemann, U.; Frevert, J.; Hofmann, K.; Illing, G.; Maurer, C.; Oschkinat, H.; Saenger, W. Prog. Biophys. Mol. Biol. 2000, 73, 347.
48. Yokoyama, S.; Hirota, H.; Kigawa, T.; Yabuki, T.; Shirouzu, M.; Terada, T.; Ito, Y.; Matsuo, Y.; Kuroda, Y.; Nishimura, Y.; Kyogoku, Y.; Miki, K.; Masui, R.; Kuramitsu, S. Nature Struct. Biol. 2000, 7, 943.
49. Terwilliger, T. C. Nature Struct. Biol. 2000, 7, 935.
50. Chance, M. R.; Bresnick, A. R.; Burley, S. K.; Jiang, J. S.; Lima, C. D.; Sali, A.; Almo, S. C.; Bonanno, J. B.; Buglino, J. A.; Boulton, S.; Chen, H.; Eswar, N.; He, G.; Huang, R.; Ilyin, V.; McMahan, L.; Pieper, U.; Ray, S.; Vidal, M.; Wang, L. K. Protein Sci. 2002, 11, 723.
51. Kennedy, M. A.; Montelione, G. T.; Arrowsmith, C. H.; Markley, J. L. J. Struct. Funct. Genomics 2002, 2, 155.
52. Gong, W. M.; Liu, H. Y.; Niu, L. W.; Shi, Y. Y.; Tang, Y. J.; Teng, M. K.; Wu, J. H.; Liang, D. C.; Wang, D. C.; Wang, J. F.; Ding, J. P.; Hu, H. Y.; Huang, Q. H.; Zhang, Q. H.; Lu, S. Y.; An, J. L.; Liang, Y. H.; Zheng, X. F.; Gu, X. C.; Su, X. D. J. Struct. Funct. Genomics 2003, 4, 137.
53. Wishart, D. S.; Bigam, C. G.; Yao, J.; Abildgaard, F.; Dyson, H. J.; Oldfield, E.; Markley, J. L.; Sykes, B. D. J. Biomol. NMR 1995, 6, 135.
54. Grzesiek, S.; Bax, A. J. Biomol. NMR 1993, 3, 185.
55. Moseley, H. N.; Monleon, D.; Montelione, G. T. Methods Enzymol. 2001, 339, 91.
56. Wishart, D. S.; Sykes, B. D. J. Biomol. NMR 1994, 4, 171.
57. Montelione, G. T.; Rios, C. B.; Swapna, G. V.; Zimmerman, D. E. Biological Magnetic Resonance. In NMR pulse sequences and computational approaches for automated analysis of sequence-specific backbone resonance assignments in proteins; Berliner, Krishna, N. R., Eds.; 1999; Vol. 17, p 81.
58. Delaglio, F.; Grzesiek, S.; Vuister, G. W.; Zhu, G.; Pfeifer, J.; Bax, A. J. Biomol. NMR 1995, 6, 277.
59. Güntert, P.; Dotsch, V.; Wider, G.; Wüthrich, K. J. Magn. Reson. 1992, 2, 395.
60. Eccles, C.; Güntert, P.; Billeter, M.; Wüthrich, K. J. Biomol. NMR 1991, 1, 111.
61. Garrett, D. S.; Powers, R.; Gronenborn, A. M.; Clore, G. M. J. Magn. Reson. 1991, 95, 214.
62. Koradi, R.; Billeter, M.; Engeli, M.; Güntert, P.; Wüthrich, K. J. Magn. Reson. 1998, 135, 288.
63. Goddard, T. D.; Kneller, D. G. SPARKY 3; University of California, San Francisco, CA: 2000.
64. Orekhov, V. Y.; Ibraghimov, I. V.; Billeter, M. J. Biomol. NMR 2001, 20, 49.
65. Herrmann, T.; Güntert, P.; Wüthrich, K. J. Biomol. NMR 2002, 24, 171.
66. Andrec, M.; Prestegard, J. H. J. Magn. Reson. 1998, 130, 217.
67. Moseley, H. N.; Riaz, N.; Aramini, J.; Montelione, G. T. J. Magn. Reson., in press.
68. Zimmerman, D. E.; Montelione, G. T. Curr. Opin. Struct. Biol. 1995, 5, 664.
69. Güntert, P. Prog. Nucl. Magn. Reson. Spectrosc. 2003, 19, 105.
70. Billeter, M.; Braun, W.; Wüthrich, K. J. Mol. Biol. 1982, 155, 321.
71. Wagner, G.; Wüthrich, K. J. Mol. Biol. 1982, 155, 347.
72. Buchler, N. E.; Zuiderweg, E. R.; Wang, H.; Goldstein, R. A. J. Magn. Reson. 1997, 125, 34.
73. Lukin, J. A.; Gove, A. P.; Talukdar, S. N.; Ho, C. J. Biomol. NMR 1997, 9, 151.
74. Leutner, M.; Gschwind, R. M.;, Liermann, J.; Schwarz, C.; Gemmecker, G.; Kessler, H. J. Biomol. NMR 1998, 11, 31.
75. Bartels, C.; Billeter, M.; Güntert, P.; Wüthrich, K. J. Biomol. NMR 1996, 7, 207.
76. Bartels, C.; Güntert, P.; Billeter, M.; Wüthrich, K. J. Comput. Chem. 1997, 18, 139.
77. Atreya, H. S.; Sahu, S. C.; Chary, K. V.; Govil, G. J. Biomol. NMR 2000, 17, 125.
78. Güntert, P.; Salzmann, M.; Braun, D.; Wüthrich, K. J. Biomol. NMR 2000, 18, 129.
79. Andrec, M.; Levy, R. M. J. Biomol. NMR 2002, 23, 263.
80. Coggins, B. E.; Zhou, P. J. Biomol. NMR 2003, 26, 93.
81. Gronwald, W.; Willard, L.; Jellard, T.; Boyko, R. F.; Rajarathnam, K.; Wishart, D. S.; Sonnichsen, F. D.; Sykes, B. D. J. Biomol. NMR 1998, 12, 395.
82. Zimmerman, D.; Kulikowski, C.; Wang, L.; Lyons, B.; Montelione, G. T. J. Biomol. NMR 1994, 4, 241.
83. Li, K. B.; Sanctuary, B. C. J. Chem. Inf. Comput. Sci. 1997, 37, 467.
84. Hyberts, S. G.; Wagner, G. J. Biomol. NMR 2003, 26, 335.
85. Malmodin, D.; Papavoine, C. H.; Billeter, M. J. Biomol. NMR 2003, 27, 69.
86. Montelione, G. T.; Lyons, B. A.; Emerson, S. D.; Tashiro, M. J. J. Am. Chem. Soc. 1992, 114, 10974
87. Logan, T. M.; Olejniczak, E. T.; Xu, R. X.; Fesik, S. W. FEBS Lett. 1992, 314, 413.
88. Grzesiek, S.; Anglister, J.; Bax, A. J. Magn. Reson. 1993, 101, 114.
89. Celda, B.; Montelione, G. T. J. Magn. Reson. 1993, B101, 189.
90. Farmer, B. T.; Venters, R. A. J. Am. Chem. Soc. 1995, 117, 4187.
91. Gschwind, R. M.; Gemmecker, G.; Kessler, H. J. Biomol. NMR 1998, 11, 191.
92. Lin, Y.; Wagner, G. J. Biomol. NMR 1999, 15, 227.
93. Bax, A.; Clore, G. M.; Driscoll, P. C.; Gronenborn, A. M.; Ikura, M.; Kay, L. E. J. Magn. Reson. 1990, 87, 620.
94. Kay, L. E.; Ikura, M.; Bax, A. J. Am. Chem. Soc. 1990, 112, 888.
95. Bax, A.; Clore, G. M.; Gronenborn, A. M. J. Magn. Reson. 1990, 88, 425.
96. Fesik, S. W.; Eaton, H. L.; Olejniczak, E. T.; Zuiderweg, E. R.; McIntosh, L. P.; Dahlquist, F. W. J. Am. Chem. Soc. 1990, 112, 886.
97. Wishart, D. S.; Watson, M. S.; Boyko, R. F.; Sykes, B. D. J. Biomol. NMR 1997, 10, 329.
98. Xu, X. P.; Case, D. A. J. Biomol. NMR 2001, 21, 321.
99. Neal, S.; Nip, A. M.; Zhang, H.; Wishart, D. S. J. Biomol. NMR 2003, 26, 215.
100. Zhang, H.; Neal, S.; Wishart, D. S. J. Biomol. NMR 2003, 25, 173.
101. Moseley, H. N.; Sahota, G.; Montelione, G. T. J. Biomol. NMR 2004, 28, 341.
102. Güntert, P.; Mumenthaler, C.; Wüthrich, K. J. Mol. Biol. 1997, 273, 283.
103. Brünger, A. T. X-PLOR, Version 3.1: A system for X-ray crystallography and NMR; Yale University Press: New Haven, CT, 1992.
104. Schwieters, C. D.; Kuszewski, J. J.; Tjandra, N.; Clore, M. G. J. Magn. Reson. 2003, 160, 65.
105. Brünger, A. T.; Adams, P. D.; Clore, G. M.; DeLano, W. L.; Gros, P.; Grosse-Kunstleve, R. W.; Jiang, J. S.; Kuszewski, J.; Nilges, M.; Pannu, N. S.; Read, R. J.; Rice, L. M.; Simonson, T.; Warren, G. L. Acta Crystallogr., D: Biol. Crystallogr. 1998, 54, 905.
106. Clore, G. M.; Gronenborn, A. M. Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 1998, 95, 5891.
107. Tejero, R.; Monleon, D.; Celda, B.; Powers, R.; Montelione, G. T. J. Biomol. NMR 1999, 15, 251.
108. Gippert, G. P.; Wright, P. E.; Case, D. A. J. Biomol. NMR 1998, 11, 241.
109. Cornilescu, G.; Delaglio, F.; Bax, A. J. Biomol. NMR 1999, 13, 289.
110. Mumenthaler, C.; Braun, W. J. Mol. Biol. 1995, 254, 465.
111. Mumenthaler, C.; Güntert, P.; Braun, W.; Wüthrich, K. J. Biomol. NMR 1997, 10, 351.
112. Kuszewski, J.; Schwieters, C. D.; Garrett, D. S.; Byrd, R. A.; Tjandra, N.; Clore, G. M. J. Am. Chem. Soc. 2004, 26, 6258.
113. Adler, M. Proteins 2000, 39, 385.
114. Gronwald, W.; Moussa, S.; Elsner, R.; Jung, A.; Ganslmeier, B.; Trenner, J.; Kremer, W.; Neidig, K. P.; Kalbitzer, H. R. J. Biomol. NMR 2002, 23, 271.
115. Grishaev, A.; Llinas, M. Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 2002, 99, 6707.
116. Xu, Y.; Wu, J.; Gorenstein, D.; Braun, W. J. Magn. Reson. 1999, 136, 76.
117. Assuming backbone atoms are ∼95% complete and in the complete resonance assignment list 40% are backbone atoms and the other 60% are side chain atoms.
118. Jee, J.; Güntert, P. J. Struct. Funct. Genomics 2003, 4, 179.
119. Ferentz, A. E.; Wagner, G. Q. Rev. Biophys. 2000, 33, 29.
120. Huang, J. Y.; Tejero, R.; Powers, R.; Montelione, G. T. Submitted.
121. Moy, F. J.; Seddon, A. P.; Bohlen, P.; Powers, R. Biochemistry 1996, 35, 13552.
122. Greenfield, N. J.; Huang, Y. J.; Palm, T.; Swapna, G. V.; Monleon, D.; Montelione, G. T.; Hitchcock-DeGregori, S. E. J. Mol. Biol. 2001, 312, 833.
123. Gonzalez, C.; Rullmann, J. A.; Bonvin, J. J.; Boelens, R.; Kaptein, R. J. Magn. Reson. 1991, 91, 659.
124. Zhu, L.; Dyson, H. J.; Wright, P. E. J. Biomol. NMR 1998, 11, 17.
125. Gronwald, W.; Kirchhofer, R.; Gorler, A.; Kremer, W.; Ganslmeier, B.; Neidig, K. P.; Kalbitzer, H. R. J. Biomol. NMR 2000, 17, 137.
126. Borgias, B. A.; James, T. L. J. Magn. Reson. 1988, 79, 493.
127. Borgias, B. A.; James, T. L. Methods Enzymol. 1989, 176, 169.
128. Witten, I. H.; Frank, E. Data mining: practical machine learning tools and techniques with Java implementations; Morgan Kaufmann: San Francisco, CA, 2000.
129. Hand, D. J.; Mannila, H.; Smyth P. Principles of data mining; MIT Press: Cambridge, MA, 2001.
130. Nabuurs, S. B.; Spronk, C. A.; Krieger, E.; Maassen, H.; Vriend, G.; Vuister, G. W. J. Am. Chem. Soc. 2003, 125, 12026.
131. Laskowski, R. A.; Rullmann, J. A.; MacArthur, M. W.; Kaptein, R.; Thornton, J. M. J. Biomol. NMR 1996, 8, 477.
132. Vriend, G. WHAT IF: A molecular modeling and drug design program; 1990.
133. Bhattacharya, A.; Tejero, R.; Montelione, G. T. In preparation.
134. Brooks, B. R.; Bruccoleri, R. E.; Olafson, B. D.; States, D. J.; Swaminathan, S.; Karplus, M. J. Comput. Chem. 1983, 4, 187.
135. Bruccoleri, R. E. Department of Macromolecular Modeling, Bristol-Myers Squibb Pharmaceutical Research Institute, 1995.
136. Bassolino-Klimas, D.; Tejero, R.; Krystek, S. R.; Metzler, W. J.; Montelione, G. T.; Bruccoleri, R. E. Protein Sci. 1996, 5, 593.
137. Hyberts, S. G.; Goldberg, M. S.; Havei, T. F.; Wagner, G. Protein Sci. 1992, 1, 736.
138. Eisenberg, D.; Luthy, R.; Bowie, J. U. Methods Enzymol. 1997, 277, 396.
139. Westbrook, J.; Feng, Z.; Burkhardt, K.; Berman, H. M. Methods Enzymol. 2003, 374, 370.
140. Word, J. M.; Bateman, R. C., Jr.; Presley, B. K.; Lovell, S. C.; Richardson, D. C. Protein Sci. 2000, 9, 2251.
141. Gardner, K. H.; Rosen, M. K.; Kay, L. E. Biochemistry 1997, 36, 1389.
142. Tian, F.; Valafar, H.; Prestegard, J. H. J. Am. Chem. Soc. 2001, 123, 11791.
143. Valafar, H.; Prestegard, J. H. J. Magn. Reson. 2004, 167, 228.
144. Andrec, M.; Du, P.; Levy, R. M. J. Biomol. NMR 2001, 21, 335.
145. Andrec, M.; Jacobson, M. P.; Friesner, R.; Levy, R. M. J. Struct. Funct. Genomics 2002, 2, 103.
146. Andrec, M.; Du, P.; Levy, R. M. J. Am. Chem. Soc. 2001, 123, 1222.
147. Bayro, M. J.; Mukhopadhyay, J.; Swapna, G. V.; Huang, J. Y.; Ma, L. C.; Sineva, E.; Dawson, P. E.; Montelione, G. T.; Ebright, R. H. J. Am. Chem. Soc. 2003, 125, 12382.
148. Fogh, R.; Ionides, J.; Ulrich, E.; Boucher, W.; Vranken, W.; Linge, J. P.; Habeck, M.; Rieping, W.; Bhat, T. N.; Westbrook, J.; Henrick, K.; Gilliland, G.; Berman, H.; Thornton, J.; Nilges, M.; Markley, J.; Laue, E. Nat. Struct. Biol. 2002, 9, 416.