Parametrization, molecular dynamics simulation, and calculation of electron spin resonance spectra of a nitroxide spin label on a polyalanine α-helix

Journal of Physical Chemistry B

Volumn 112, Issue 18, 2008, Pages 5755-5767

  Sezer, Deniz ^a,b   Freed, Jack H ^c   Roux, Benoît ^b  

^a Cornell University   (United States)

^b UNIVERSITY OF CHICAGO   (United States)

^c Department of Obstetrics Gynecology   (United States)

Author keywords

[No Author keywords available]

Indexed keywords

COMPUTER SIMULATION; DIFFUSION; HYDROPHOBICITY; MOLECULAR DYNAMICS; ORGANIC SOLVENTS; PARAMAGNETIC RESONANCE;

FORCE FIELD PARAMETERS; POLYALANINE;

PROTEINS;

EID: 43949138917     PISSN: 15206106     EISSN: None     Source Type: Journal    
DOI: 10.1021/jp711375x     Document Type: Article

References (63)

1. Columbus, L.; Hubbell, W. L. Trends Biochem. Sci. 2002, 27, 288.
2. Mchaourab, H. S.; Lietzow, M. A.; Hideg, K.; Hubbell, W. L. Biochemistry 1996, 35, 7692.
3. Mchaourab, H. S.; Kalai, T.; Hideg, K.; Hubbell, W. L. Biochemistry 1999, 38, 2947.
4. Langen, R.; Oh, K. J.; Cascio, D.; Hubbell, W. L. Biochemistry 2000, 39, 8396.
5. Columbus, L.; Kalai, T.; Jeko, J.; Hideg, K.; Hubbell, W. L. Biochemistry 2001, 40, 3828.
6. Guo, Z.; Cascio, D.; Hideg, K.; Kalai, T.; Hubbell, W. L. Protein Sci. 2007, 16, 1069.
7. Lietzow, M.; Hubbell, W. L. Biochemistry 2004, 43, 3137.
8. Jiao, D.; Barfield, M.; Combarzia, J. E.; Hruby, V. J. J. Am. Chem. Soc. 1992, 114, 3639.
9. Barnes, J. P.; Liang, Z.; Mchaourab, H. S.; Freed, J. H.; Hubbell, W. L. Biophys. J. 1999, 76, 23298.
10. Columbus, L. M. Ph.D. Thesis, University of California, Los Angeles, 2001.
11. Guo, Z. Ph.D. Thesis, University of California, Los Angeles, 2003.
12. Fleissner, M. R. Ph.D. Thesis, University of California, Los Angeles, 2007.
13. Liang, Z.; Lou, Y.; Freed, J. H.; Columbus, L.; Hubbell, W. L. J. Phys. Chem. B 2004, 108, 17649.
14. Meirovitch, E.; Nayeem, A.; Freed, J. H. J. Phys. Chem. 1984, 88, 3454.
15. Polimeno, A.; Freed, J. H. AdV. Chem. Phys. 1993, 83, 89.
16. Polimeno, A.; Freed, J. H. J. Phys. Chem. 1995, 99, 10995.
17. Liang, Z.; Freed, J. H. J. Phys. Chem. B 1999, 103, 6384.
18. Earle, K. A.; Dzikovski, B.; Hofbauer, W.; Moscicki, J. K.; Freed, J. H. Magn. Reson. Chem. 2005, 43, S256.
19. Steinhoff, H.-J.; Hubbell, W. Biophys. J. 1996, 71, 2201.
20. Hakansson, P.; Westlund, P.-O.; Lindahl, E.; Edholm, O. Phys. Chem. Chem. Phys. 2001, 3, 5311.
21. Stoica, I. J. Phys. Chem. B 2004, 108, 1771.
22. Murzyn, K.; Róg, T.; Blicharski, W.; Dutka, M.; Pyka, J.; Szytula, S.; Froncisz, W. Proteins 2006, 62, 1088.
23. Beier, C.; Steinhoff, H.-J. Biophys. J. 2006, 91, 2647.
24. Budil, D. E.; Sale, K. L.; Khairy, K. A.; Fajer, P. G. J. Phys. Chem. A 2006, 110, 3703.
25. DeSensi, S. C.; Rangel, D. P.; Beth, A. H.; Lybrand, T. P.; Hustedt, E. J. Biophys. J. 2008, in press. This work appeared on the Web since the submission of our paper. References to it were included during revision.
26. Sale, K. L.; Sár, C.; Sharp, K. A.; Hideg, K.; Fajer, P. G. J. Magn. Reson. 2002, 156, 104.
27. Sale, K. L. Ph.D. Thesis, Florida State University, Tallahassee, FL, 2002.
28. Tombolato, F.; Ferrarini, A.; Freed, J. H. J. Phys. Chem. B 2006, 110, 26248.
29. Tombolato, F.; Ferrarini, A.; Freed, J. H. J. Phys. Chem. B 2006, 110, 26260.
30. Cassol, R.; Ferrarini, A.; Nordio, P. L. J. Phys. Chem. 1993, 97, 2933.
31. Cassol, R.; Ge, M.-T.; Ferrarini, A.; Freed, J. H. J. Phys. Chem. B 1997, 101, 8782.
32. Wallach, D. J. Chem. Phys. 1967, 47, 5258.
33. Levine, Y. K.; Birdsall, N. J. M.; Lee, A. G.; Metcalfe, J. C.; Partington, P.; Roberts, G. C. K. J. Chem. Phys. 1974, 60, 2890.
34. Wittebort, R. J.; Szabo, A. J. Chem. Phys. 1978, 69, 1722.
35. Wittebort, R. J.; Szabo, A.; Gurd, F. R. N. J. Am. Chem. Soc. 1980, 102, 5723.
36. Best, R. B.; Clarke, J.; Karplus, M. J. Mol. Biol. 2005, 349, 185.
37. MacKerell, A. D., Jr.; Bashford, D.; Bellott, M.; Dunbrack, R., Jr.; Evanseck, J.; Field, M.; Fischer, S.; Gao, J.; Guo, H.; Ha, S.; Joseph-McCarthy, D. Kuchnir, L. Kuczera, K.; Lau, F. T. K.; Mattos, C.; Michnick, S.; Ngo, T.; Nguyen, D. T.; Prodhom, B.; Reiher, W. E., III; Roux, B.; Schlenkrich, M.; Smith, J. C.; Stote, R.; Straub, J.; Wantanabe, M.; Wiorkiewicz-Kuczera, J.; Yin, D.; Karplus, M. J. Phys. Chem. B 1998, 102, 3586.
38. Sezer, D.; Freed, J. H.; Roux, B. J. Phys. Chem. B 2008, accepted for publication.
39. Schlenkrich, M.; Brickmann, J.; MacKerell, A., Jr.; Karplus, M. In Biological Membranes: A Molecular PerspectiVe from Computation and Experiment; Birkhauser: Boston, MA, 1996; pp 31-81.
40. Hubbell, W. L.; Caso, D. S.; Altenbach, C. Nat. Struct. Biol. 2000, 7, 735.
41. Barone, V.; Bencini, A.; Cossi, M.; Matteo, A. D.; Mattesini, M.; Totti, F. J. Am. Chem. Soc. 1998, 120, 7069.
42. Frisch, M. J.; Trucks, G. W.; Schlegel, H. B.; Scuseria, G. E.; Robb, M. A.; Cheeseman, J. R.; Montgomery, J. A., Jr.; Vreven, T. K.; Kudin, N.; Burant, J. C.; Millam, J. M.; Iyengar, S. S.; Tomasi, J.; Barone, V.; Mennucci, B.; Cossi, M.; Scalmani, G.; Rega, N.; Petersson, G. A.; Nakatsuji, H.; Hada, M.; Ehara, M.; Toyota, K.; Fukuda, R.; Hasegawa, J.; Ishida, M.; Nakajima, T.; Honda, Y.; Kitao, O.; Nakai, H.; Klene, M.; Li, X.; Knox, J. E.; Hratchian, H. P.; Cross, J. B.; Bakken, V.; Adamo, C.; Jaramillo, J.; Gomperts, R.; Stratmann, R. E.; Yazyev, O.; Austin, A. J.; Cammi, R.; Pomelli, C.; Ochterski, J. W.; Ayala, P. Y.; Morokuma, K.; Voth, G. A.; Salvador, P.; Dannenberg, J. J.; Zakrzewski, V. G.; Dapprich, S.; Daniels, A. D.; Strain, M. C.; Farkas, O.; Malick, D. K.; Rabuck, A. D.; Raghavachari, K.; Foresman, J. B.; Ortiz, J. V.; Cui, Q.; Baboul, A. G.; Clifford, S.; Cioslowski, J.; Stefanov, B. B.; Liu, G.; Liashenko, A.; Piskorz, P.; Komaromi, I.; Martin, R. L.; Fox, D. J.; Keith, T.; Al-Laham, M. A.; Peng, C. Y.; Nanayakkara, A.; Challacombe, M.; Gill, P. M. W.; Johnson, B.; Chen, W.; Wong, M. W.; Gonzalez, C.; Pople, J. A.; Gaussian 03, revision C.02; Gaussian, Inc.: Wallingford, CT, 2004.
43. Scott, A. P.; Radom, L. J. Phys. Chem. 1996, 100, 16502.
44. Anisimov, V. M.; Lamoureux, G.; Vorobyov, I. V.; Huang, N.; Roux, B.; MacKerell, A. D. J. Chem. Theory Comput. 2005, 1, 153.
45. Jorgensen, W. L.; Maxwell, D. S.; Tirado-Rives, J. J. Am. Chem. Soc. 1996, 118, 11225.
46. HOH ) 105.52°, are reported in ref 62. The older values were used in accord with the TIP3P water model51 used in CHARMM.
47. Rablen, P. R.; Lockman, J. W.; Jorgensen, W. L. J. Phys. Chem. A 1998, 102, 3782.
48. Koch, W.; Holthausen, M. C. A Chemist's Guide to Density Functional Theory; Wiley-VCH Verlag GmbH: Weinheim, Germany, 2000.
49. MacKerell, A. D., Jr.; Feig, M.; Brooks, C. L., III. J. Comput. Chem. 2004, 25, 1400.
50. Brooks, B. R.; Bruccoleri, R. E.; Olafson, B. D.; States, D. J.; Swaminathan, S.; Karplus, M. J. Comput. Chem. 1983, 4, 187.
51. Jorgensen, W. L.; Chandrasekhar, J.; Madura, J. D.; Impey, R. W.; Klein, M. L. J. Chem. Phys. 1983, 79, 926.
52. Darden, T.; York, D.; Pedersen, L. J. Chem. Phys. 1993, 98, 10089.
53. Essmann, U.; Perera, L.; Berkowitz, M. L.; Darden, T.; Lee, H.; Pedersen, L. G. J. Chem. Phys. 1995, 103, 8577.
54. Lamoureux, G.; Roux, B. J. Chem. Phys. 2003, 119, 3025.
55. Sezer, D.; Freed, J. H.; Roux, B. J. Chem. Phys. 2008, accepted for publication.
56. Eviatar, H.; van Faassen, E.; Levine, Y.; Hoult, D. Chem. Phys. 1994, 181, 369.
57. Usova, N.; Westlund, P.-O.; Fedchenia, I. J. Chem. Phys. 1995, 103, 96.
58. Feller, S. E.; Pastor, R. W.; Rojnuckarin, A.; Bogusz, S.; Brooks, B. R. J. Phys. Chem. 1996, 100, 17011.
59. Yeh, I.-C.; Hummer, G. Biophys. J. 2004, 86, 681.
60. Bennati, M.; Gerfen, G. J.; Martinez, G. V.; Griffin, R. G.; Singel, D. J.; Millhauser, G. L. J. Magn. Reson. 1999, 139, 281.
61. Jorgensen, W. L.; Tirado-Rives, J. J. Am. Chem. Soc. 1988, 110, 1657.
62. Polyansky, O. L.; Jensen, P.; Tennyson, J. J. Chem. Phys. 1994, 101, 7651.
63. Sezer, D.; Freed, J. H.; Roux, B. Biophys. J. 2008, 94, Meeting Abstracts 2464.