Structure and dynamics of Cu(I) binding in copper chaperones atox1 and CopZ: a computer simulation study

Journal of Physical Chemistry B

Volumn 112, Issue 15, 2008, Pages 4583-4593

  Rodriguez Granillo, Agustina ^a   Wittung Stafshede, Pernilla ^a,b  

^a Department of Biochemistry and Cell Biology ^*

^b RICE UNIVERSITY   (United States)

Author keywords

[No Author keywords available]

Indexed keywords

BACTERIOLOGY; COMPUTATIONAL METHODS; COMPUTER SIMULATION; COPPER ALLOYS; DYNAMICS; MECHANICS; METALS; METHOD OF MOMENTS; MOLECULAR DYNAMICS; MOLECULAR MECHANICS; PROTEINS; QUANTUM CHEMISTRY; SPEED; STRUCTURAL DYNAMICS;

AMERICAN CHEMICAL SOCIETY (ACS); APO-FORMS; ATPASES; BACILLUS SUBTILIS (BS2); BINDING GEOMETRIES; BINDING MOTIFS; CLASSICAL MOLECULAR DYNAMICS (CMD); CONFORMATIONAL FLEXIBILITY; COPPER TRANSPORT; CYS RESIDUES; DISTANCE DISTRIBUTIONS; HOMO SAPIENS; IN-SILICO; IN-VITRO; IN-VIVO; MD SIMULATIONS; METAL-BINDING DOMAINS; OPTIMIZED GEOMETRIES; QUANTUM-MECHANICAL (QM); RADIUS OF GYRATION; SIMULATION STUDIES; SOLVENT INTERACTIONS; STRUCTURE AND DYNAMICS; THERMAL STABILITY;

COPPER;

ATOX1 PROTEIN, HUMAN; BACTERIAL PROTEIN; CATION TRANSPORT PROTEIN; CHAPERONE; COPPER; COPZ PROTEIN, ENTEROCOCCUS HIRAE; TRANSACTIVATOR PROTEIN;

ARTICLE; BINDING SITE; BIOLOGICAL MODEL; CHEMICAL STRUCTURE; CHEMISTRY; COMPUTER SIMULATION; HUMAN; METHODOLOGY; NUCLEAR MAGNETIC RESONANCE SPECTROSCOPY; PROTEIN TERTIARY STRUCTURE; QUANTUM THEORY; THERMODYNAMICS; TIME;

BACTERIAL PROTEINS; BINDING SITES; CATION TRANSPORT PROTEINS; COMPUTER SIMULATION; COPPER; HUMANS; MAGNETIC RESONANCE SPECTROSCOPY; MODELS, BIOLOGICAL; MODELS, MOLECULAR; MOLECULAR CHAPERONES; PROTEIN STRUCTURE, TERTIARY; QUANTUM THEORY; THERMODYNAMICS; TIME FACTORS; TRANS-ACTIVATORS;

EID: 45549110133     PISSN: 15206106     EISSN: None     Source Type: Journal    
DOI: 10.1021/jp711787x     Document Type: Article

References (74)

1. O'Halloran, T. V.; Culotta, V. C. J. Biol. Chem. 2000, 275, 25057.
2. Huffman, D. L.; O'Halloran, T. V. Annu. Rev. Biochem. 2001, 70, 677.
3. Puig, S.; Rees, E. M.; Thiele, D. J. Structure 2002, 10, 1292.
4. Puig, S.; Thiele, D. J. Curr. Opin. Chem. Biol. 2002, 6, 171.
5. Harris, E. D. Crit. Rev. Clin. Lab Sci. 2003, 40, 547.
6. Kulkarni, P. P.; She, Y. M.; Smith, S. D.; Roberts, E. A.; Sarkar, B. Chemistry 2006, 12, 2410.
7. Lamb, A. L.; Wernimont, A. K.; Pufahl, R. A.; Culotta, V. C.; O'Halloran, T. V.; Rosenzweig, A. C. Nat. Struct. Biol. 1999, 6, 724.
8. Lamb, A. L.; Torres, A. S.; O'Halloran, T. V.; Rosenzweig, A. C. Nat. Struct. Biol. 2001, 8, 751.
9. Harrison, M. D.; Jones, C. E.; Solioz, M.; Dameron, C. T. Trends Biochem. Sci. 2000, 25, 29.
10. Hamza, I.; Schaefer, M.; Klomp, L. W.; Gitlin, J. D. Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 1999, 96, 13363.
11. Hung, I. H.; Casareno, R. L.; Labesse, G.; Mathews, F. S.; Gitlin, J. D. J. Biol. Chem. 1998, 273, 1749.
12. Klomp, L. W.; Lin, S. J.; Yuan, D. S.; Klausner, R. D.; Culotta, V. C.; Gitlin, J. D. J. Biol. Chem. 1997, 272, 9221.
13. Hung, I. H.; Suzuki, M.; Yamaguchi, Y.; Yuan, D. S.; Klausner, R. D.; Gitlin, J. D. J. Biol. Chem. 1997, 272, 21461.
14. Hellman, N. E.; Kono, S.; Mancini, G. M.; Hoogeboom, A. J.; De Jong, G. J.; Gitlin, J. D. J. Biol. Chem. 2002, 277, 46632.
15. Gitlin, J. D. Gastroenterology 2003, 125, 1868.
16. Tao, T. Y.; Gitlin, J. D. Hepatology 2003, 37, 1241.
17. Miyajima, H.; Takahashi, Y.; Kamata, T.; Shimizu, H.; Sakai, N.; Gitlin, J. D. Ann. Neurol. 1997, 41, 404.
18. Cobine, P.; Wickramasinghe, W. A.; Harrison, M. D.; Weber, T.; Solioz, M.; Dameron, C. T. FEBS Lett. 1999, 445, 27.
19. Kihlken, M. A.; Leech, A. P.; Le Brun, N. E. Biochem. J. 2002, 368, 729.
20. Solioz, M.; Stoyanov, J. V. FEMS Microbiol. Rev. 2003, 27, 183.
21. Arnesano, F.; Banci, L.; Bertini, I.; Ciofi-Baffoni, S.; Molteni, E.; Huffman, D. L.; O'Halloran, T. V. Genome Res. 2002, 12, 255.
22. Rosenzweig, A. C.; Huffman, D. L.; Hou, M. Y.; Wernimont, A. K.; Pufahl, R. A.; O'Halloran, T. V. Struct. Fold Des. 1999, 7, 605.
23. DeSilva, T. M.; Veglia, G.; Opella, S. J. Proteins 2005, 61, 1038.
24. Banci, L.; Bertini, I.; Ciofi-Baffoni, S.; Huffman, D. L.; O'Halloran, T. V. J. Biol. Chem. 2001, 276, 8415.
25. Banci, L.; Bertini, I.; Del Conte, R.; Markey, J.; Ruiz-Duenas, F. J. Biochemistry 2001, 40, 15660.
26. Pufahl, R. A.; Singer, C. P.; Peariso, K. L.; Lin, S. J.; Schmidt, P. J.; Fahrni, C. J.; Culotta, V. C.; Penner-Hahn, J. E.; O'Halloran, T. V. Science (Washington, DC, U.S.) 1997, 278, 853.
27. Arnesano, F.; Banci, L.; Bertini, I.; Huffman, D. L.; O'Halloran, T. V. Biochemistry 2001, 40, 1528.
28. Banci, L.; Bertini, I.; Ciofi-Baffoni, S.; Gonnelli, L.; Su, X. C. J. Mol. Biol. 2003, 331, 473.
29. Achila, D.; Banci, L.; Bertini, I.; Bunce, J.; Ciofi-Baffoni, S.; Huffman, D. L. Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 2006, 103, 5729.
30. Wernimont, A. K.; Yatsunyk, L. A.; Rosenzweig, A. C. J. Biol. Chem. 2004, 279, 12269.
31. Banci, L.; Bertini, I.; Cantini, F.; Felli, I. C.; Gonnelli, L.; Hadjiliadis, N.; Pierattelli, R.; Rosato, A.; Voulgaris, P. Nat. Chem. Biol. 2006, 2, 367.
32. Hussain, F.; Wittung-Stafshede, P. Biochim. Biophys. Acta 2007, 1774, 1316.
33. Banci, L. Curr. Opin. Chem. Biol. 2003, 7, 143.
34. Poger, D.; Fuchs, J. F.; Nedev, H.; Ferrand, M.; Crouzy, S. FEBS Lett. 2005, 579, 5287.
35. Holt, B. T.; Merz, K. M., Jr. Biochemistry 2007, 46, 8816.
36. Soler, J. M.; Artacho, E.; Gale, J. D.; Garcia, A.; Junquera, J.; Ordejon, P.; Sanchez-Portal, D. J. Phys.: Condens. Matter 2002, 14, 2745.
37. Crespo, A.; Scherlis, D. A.; Marti, M. A.; Ordejón, P.; Roitberg, A. E.; Estrin, D. A. J. Phys. Chem. B 2003, 107, 13728.
38. Crespo, A.; Marti, M. A.; Roitberg, A. E.; Amzel, L. M.; Estrin, D. A. J. Am. Chem. Soc. 2006, 128, 12817.
39. Crespo, A.; Marti, M. A.; Kalko, S. G.; Morreale, A.; Orozco, M.; Gelpi, J. L.; Luque, F. J.; Estrin, D. A. J. Am. Chem. Soc. 2005, 127, 4433.
40. Dalosto, S. D. J. Phys. Chem. B 2007, 111, 2932.
41. Anastassopoulou, I.; Banci, L.; Bertini, I.; Cantini, F.; Katsari, E.; Rosato, A. Biochemistry 2004, 43, 13046.
42. Cornell, W. D.; Cieplak, 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.
43. Pearlman, D. A.; Case, D. A.; Caldwell, J. W.; Ross, W. S.; Cheatham, T. E., III; DeBoIt, S.; Ferguson, D.; Seibel, G.; Kollman, P. Comput. Phys. Commun. 1995, 91, 1.
44. Case, D. A.; Cheatham, T. E., III; Darden, T.; Gohlke, H.; Luo, R.; Merz, K. M.; Onufriev, A., Jr.; Simmerling, C.; Wang, B.; Woods, R. J. J. Comput. Chem. 2005, 26, 1668.
45. Case, D. A.; Darden, T. A.; Cheatham, T. E., III; Simmerling, C. L.; Wang, J.; Duke, R. E.; Luo, R.; Merz, K. M.; Pearlman, D. A.; Crowley, M.; Walker, R. C.; Zhang, W.; Wang, B.; Hayik, S.; Roitberg, A.; Seabra, G.; Wong, K. F.; Paesani, F.; Wu, X.; Brozell, S.; Tsui, V.; Gohlke, H.; Yang, L.; Tan, C.; Mongan, J.; Hornak, V.; Cui, G.; Beroza, P.; Mathews, D. H.; Schafmeister, C.; Ross, W. S.; Kollman, P. A. Amber9; University of California, San Francisco: San Francisco, 2006.
46. Jorgensen, W. L.; Chandrasekhar, J.; Madura, J.; Impey, R. W.; Klein, M. L. J. Chem. Phys. 1983, 79, 926.
47. Troullier, N.; Martins, J. L. Phys. Rev. B: Condens. Matter Mater. Phys. 1991, 43, 1993.
48. Louie, S. G.; Froyen, S.; Cohen, M. L. Phys. Rev. B: Condens. Matter Mater. Phys. 1982, 26, 1738.
49. Perdew, J. P.; Burke, K.; Ernzerhof, M. Phys. Rev. Lett. 1996, 77, 3865.
50. Eichinger, M.; Tavan, P.; Hutter, J.; Parrinello, M. J. Chem. Phys. 1999, 110, 10452.
51. Wang, J.; Cieplak, P.; Kollman, P. A. J. Comput. Chem. 2000, 21, 1049.
52. Banci, L.; Bertini, I.; Del Conte, R. Biochemistry 2003, 42, 13422.
53. Bayly, C. I.; Cieplak, P.; Cornell, W. D.; Kollman, P. A. J. Phys. Chem. 1993, 97, 10269.
54. Frisch, M. J.; Trucks, G. W.; Schlegel, H. B.; Scuseria, G. E.; Robb, M. A.; Cheeseman, J. R.; Montgomery, J. A., Jr.; Vreven, T.; Kudin, K. N.; Burant, J. C.; Millam, J. M.; Iyengar, S. S.; Tomasi, I.; 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 D.01; Gaussian, Inc.: Pittsburgh, PA, 2004.
55. Fuchs, J. F.; Nedev, H.; Poger, D.; Ferrand, M.; Brenner, V.; Dognon, J. P.; Crouzy, S. J. Comput. Chem. 2006, 27, 837.
56. Hornak, V.; Abel, R.; Okur, A.; Strockbine, B.; Roitberg, A.; Simmerling, C. Proteins 2006, 65, 712.
57. Berendsen, H. J.; Postma, J. P.; van Gunsteren, W. F.; Di Nola, A.; Haak, J. R. J. Chem. Phys. 1984, 81, 3684.
58. Ryckaert, J. P.; Ciccotti, G.; Berendsen, H. J. C. J. Comput. Phys. 1977, 23, 327.
59. Partay, L. B.; Jedlovszky, P.; Sega, M. J. Phys. Chem. B 2007, 111, 9886.
60. Pande, V.; Nilsson, L. Nucleic Acids Res. 2008, submitted.
61. Mukhopadhyay, P.; Monticelli, L.; Tieleman, D. P. Biophys. J. 2004, 86, 1601.
62. Walton, E. B.; Vanvliet, K. J. Phys. Rev. E: Stat., Nonlinear, Soft Matter Phys. 2006, 74, 61901.
63. Fogolari, F.; Moroni, E.; Wojciechowski, M.; Baginski, M.; Ragona L.; Molinari, H. Proteins 2005, 59, 91.
64. Schlitter, J. Chem. Phys. Lett. 1993, 215, 617.
65. Andricioaei, I.; Karplus, M. J. Chem. Phys. 2001, 115, 6289.
66. Brooks, B. R.; Janei, D.; Karplus, M. J. Comput. Chem. 2004, 16, 1522.
67. Dixit, S. B.; Andrews, D. Q.; Beveridge, D. L. Biophys. J. 2005, 88, 3147.
68. Leach, A. R. Molecular Modeling; Addison Wesley Longman: New York, 1997.
69. Ralle, M.; Cooper, M. J.; Lutsenko, S.; Blackburn, N. J. J. Am. Chem. Soc. 1998, 120, 13525.
70. Pickering, I. J.; George, G. N.; Dameron, C. T.; Kurz, B.; Winge, D. R.; Dance, I. G. J. Am. Chem. Soc. 1993, 115, 9498.
71. Ralle, M.; Lutsenko, S.; Blackburn, N. J. J. Biol. Chem. 2003, 278, 23163.
72. Banci, L.; Bertini, I.; Del Conte, R.; Mangani, S.; Meyer-Klaucke, W. Biochemistry 2003, 42, 2467.
73. Gregoret, L. M.; Rader, S. D.; Fletterick, R. J.; Cohen, F. E. Proteins 1991, 9, 99.
74. Wierzejewska, M.; Saldyka, M. Chem. Phys. Lett. 2004, 391, 143.