Atomistic insights into rhodopsin activation from a dynamic model

Journal of the American Chemical Society

Volumn 130, Issue 31, 2008, Pages 10141-10149

  Tikhonova, Irina G ^a   Best, Robert B ^a   Engel, Stanislav ^a   Gershengorn, Marvin C ^a   Hummer, Gerhard ^a   Costanzi, Stefano ^a  

^a NATIONAL INSTITUTE OF DIABETES AND DIGESTIVE AND KIDNEY DISEASES   (United States)

Author keywords

[No Author keywords available]

Indexed keywords

CONFORMATIONAL CHANGES; G PROTEIN-COUPLED RECEPTOR; G-PROTEIN TRANSDUCIN; METARHODOPSIN II; SIGNALING CASCADES;

ABSORPTION;

HYDROGEN; MEMBRANE PROTEIN; MUTANT PROTEIN; RHODOPSIN;

ABSORPTION; ARTICLE; ATOM; CONFORMATIONAL TRANSITION; CORRELATION ANALYSIS; ELASTICITY; HYDROGEN BOND; LIGAND BINDING; MOLECULAR DYNAMICS; MOLECULAR MECHANICS; MOLECULAR MODEL; PHARMACOLOGICAL PARAMETERS; PHENOTYPE; PREDICTION; PROTEIN ANALYSIS; PROTEIN STRUCTURE; REACTION ANALYSIS; SIMULATION; STRUCTURE ANALYSIS; WILD TYPE;

HYDROGEN BONDING; MODELS, MOLECULAR; MOLECULAR STRUCTURE; MOTION; MUTATION; PROTEIN CONFORMATION; PROTEIN STRUCTURE, SECONDARY; RHODOPSIN;

EID: 48749113684     PISSN: 00027863     EISSN: None     Source Type: Journal    
DOI: 10.1021/ja0765520     Document Type: Article

References (75)

1. Palczewski, K. Annu. Rev. Biochem. 2006, 75, 743-767.
2. Wald, G. Science 1968, 162 (850), 230-239.
3. Palczewski, K.; Kumasaka, T.; Hori, T.; Behnke, C. A.; Motoshima, H.; Fox, B. A.; Le, T. I.; Teller, D. C.; Okada, T.; Stenkamp, R. E.; Yamamoto, M.; Miyano, M. Science 2000, 289 (5480), 739-745.
4. Teller, D. C.; Okada, T.; Behnke, C. A.; Palczewski, K.; Stenkamp, R. E. Biochemistry 2001, 40 (26), 7761-7772.
5. Li, J.; Edwards, P. C.; Burghammer, M.; Villa, C.; Schertier, G. F. J. Mol. Biol. 2004, 343 (5), 1409-1438.
6. Okada, T.; Sugihara, M.; Bondar, A. N.; Elstner, M.; Entel, P.; Buss, V. J. Mol. Biol. 2004, 342 (2), 571-583.
7. Crozier, P. S.; Stevens, M. J.; Forrest, L. R.; Woolf, T. B. J. Mol. Biol. 2003, 333 (3), 493-514.
8. Lau, P. W.; Grossfield, A.; Feller, S. E.; Pitman, M. C.; Brown, M. F. J. Mol. Biol. 2007, 372 (4), 906-917.
9. Huber, T.; Botelho, A. V.; Beyer, K.; Brown, M. F. Biophys. J. 2004, 86 (4), 2078-2100.
10. Grossfield, A.; Feller, S. E.; Pitman, M. C. Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 2006, 103 (13), 4888-4893.
11. Pitman, M. C.; Grossfield, A.; Suits, F.; Feller, S. E. J. Am. Chem. Soc. 2005, 127 (13), 4576-4577.
12. Schlegel, B.; Sippl, W.; Holtje, H. D. J. Mol. Model. 2005, 12 (1), 49-64.
13. Cordomi, A.; Perez, J. J. J. Phys. Chem. B 2007, 111 (25), 7052-7063.
14. Lemaitre, V.; Yeagle, P.; Watts, A. Biochemistry 2005, 44 (38), 12667-12680.
15. Martinez-Mayorga, K.; Pitman, M. C.; Grossfield, A.; Feller, S. E.; Brown, M. F. J. Am. Chem. Soc. 2006, 128 (51), 16502-16503.
16. Crozier, P. S.; Stevens, M. J.; Woolf, T. B. Proteins 2007, 66 (3), 559-574.
17. Saam, J.; Tajkhorshid, E.; Hayashi, S.; Schulten, K. Biophys. J. 2002, 83 (6), 3097-3112.
18. Kong, Y. F.; Karplus, M. Structure 2007, 15 (5), 611-623.
19. Isin, B.; Rader, A. J.; Dhiman, H. K.; Klein-Seetharaman, J.; Bahar, I. Proteins 2006, 65 (4), 970-983.
20. Niv, M. Y.; Skrabanek, L.; Filizola, M.; Weinstein, H. J. Comput. Aided Mol. Des. 2006, 20 (7-8), 437-448.
21. Nikiforovich, G. V.; Marshall, G. R. Biochemistry 2003, 42 (30), 9110-9120.
22. Gouldson, P. R.; Kidley, N. J.; Bywater, R. P.; Psaroudakis, G.; Brooks, H. D.; Diaz, C.; Shire, D.; Reynolds, C. A. Proteins 2004, 56 (1), 67-84.
23. Choi, G.; Landin, J.; Galan, J. F.; Birge, R. R.; Albert, A. D.; Yeagle, P. L. Biochemistry 2002, 41 (23), 7318-7324.
24. Ruprecht, J. J.; Mielke, T.; Vogel, R.; Villa, C.; Schertier, G. F. EMBO J. 2004, 23 (18), 3609-3620.
25. Struts, A. V.; Salgado, G. F. J.; Tanaka, K.; Krane, S.; Nakanishi, K.; Brown, M. F. J. Mol. Biol. 2007, 372 (1), 50-66.
26. Salgado, G. F. J.; Struts, A. V.; Tanaka, K.; Krane, S.; Nakanishi, K.; Brown, M. F. J. Am. Chem. Soc. 2006, 128 (34), 11067-11071.
27. Nakamichi, H.; Okada, T. Angew. Chem., Int. Ed. 2006, 45 (26), 4270-4273.
28. Nakamichi, H.; Okada, T. Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 2006, 103 (34), 12729-12734.
29. Salom, D.; Lodowski, D. T.; Stenkamp, R. E.; Le, T. I.; Golczak, M.; Jastrzebska, B.; Harris, T.; Ballesteros, J. A.; Palczewski, K. Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 2006, 103 (44), 16123-16128.
30. Farrens, D. L.; Altenbach, C.; Yang, K.; Hubbell, W. L.; Khorana, H. G. Science 1996, 274 (5288), 768-770.
31. Cai, K.; Klein-Seetharaman, J.; Hwa, J.; Hubbell, W. L.; Khorana, H. G. Biochemistry 1999, 38 (39), 12893-12898.
32. Altenbach, C.; Cai, K.; Klein-Seetharaman, J.; Khorana, H. G.; Hubbell, W. L. Biochemistry 2001, 40 (51), 15483-15492.
33. Altenbach, C.; Klein-Seetharaman, J.; Cai, K.; Khorana, H. G.; Hubbell, W. L. Biochemistry 2001, 40 (51), 15493-15500.
34. Lin, S. W.; Sakmar, T. P. Biochemistry 1996, 35 (34), 11149-11159.
35. Sheikh, S. P.; Zvyaga, T. A.; Lichtarge, O.; Sakmar, T. P.; Bourne, H. R. Nature 1996, 383 (6598), 347-350.
36. Dunham, T. D.; Farrens, D. L. J. Biol. Chem. 1999, 274 (3), 1683-1690.
37. Crocker, E.; Eilers, M.; Ahuja, S.; Hornak, V.; Hirshfeld, A.; Sheves, M.; Smith, S. O. J. Mol. Biol. 2006, 357 (1), 163-172.
38. Patel, A. B.; Crocker, E.; Eilers, M.; Hirshfeld, A.; Sheves, M.; Smith, S. O. Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 2004, 101 (27), 10048-10053.
39. Ballesteros, J. A.; Weinstein, H. I. Methods Neurosci. 1995, 25, 366-428.
40. Yan, E. C. Y.; Kazmi, M. A.; Ganim, Z.; Hou, J. M.; Pan, D. H.; Chang, B. S. W.; Sakmar, T. P.; Mathies, R. A. Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 2003, 100 (16), 9262-9267.
41. Ludeke, S.; Beck, R.; Yan, E. C. Y.; Sakmar, T. P.; Siebert, F.; Vogel, R. J. Mol. Biol. 2005, 353 (2), 345-356.
42. Jager, F.; Fahmy, K.; Sakmar, T. P.; Siebert, F. Biochemistry 1994, 33 (36), 10878-10882.
43. Fahmy, K.; Sakmar, T. P.; Siebert, F. Biochemistry 2000, 39 (34), 10607-10612.
44. Laskowski, R. A.; MacArthur, M. W.; Moss, D. S. T. J. M. J. Appl. Crystallogr. 1993, 26, 283-291.
45. Mezei, M.; Filizola, M. J. Comput. Aided Mol. Des. 2006, 20 (2), 97-107.
46. SIMULAID: simulation setup utilities;http://inka.mssm/edu/~mezei/ simulaid, 2007.
47. Kim, J. M.; Altenbach, C.; Kono, M.; Oprian, D. D.; Hubbell, W. L.; Khorana, H. G. Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 2004, 101 (34), 12508-12513.
48. Patel, A. B.; Crocker, E.; Reeves, P. J.; Getmanova, E. V.; Eilers, M.; Khorana, H. G.; Smith, S. O. J. Mol. Biol. 2005, 347 (4), 803-812.
49. Ballesteros, J. A.; Jensen, A. D.; Liapakis, G.; Rasmussen, S. G.; Shi, L.; Gether, U.; Javitch, J. A. J. Biol. Chem. 2001, 276 (31), 29171-29177.
50. Greasley, P. J.; Fanelli, F.; Rossier, O.; Abuin, L.; Cotecchia, S. Mol. Pharmacol. 2002, 61 (5), 1025-1032.
51. Shapiro, D. A.; Kristiansen, K.; Weiner, D. M.; Kroeze, W. K.; Roth, B. L. Mol. Pharmacol. 2002, 277 (13), 11441-11449.
52. Oldham, W. M.; Hamm, H. E. Q. Rev. Biophys. 2006, 39 (2), 117-166.
53. Marco, E.; Foucaud, M.; Langer, I.; Escrieut, C.; Tikhonova, I. G.; Fourmy, D. J. Biol. Chem. 2007, 282 (39), 28779-28790.
54. Pitman, M. C.; Suits, F.; MacKerell, A. D.; Feller, S. E. Biochemistry 2004, 43 (49), 15318-15328.
55. Grossfield, A.; Woolf, T. B. Langmuir 2002, 18 (1), 198-210.
56. Im, W.; Feig, M.; Brooks, C. L. Biophys. J. 2003, 85 (5), 2900-2918.
57. Im, W.; Lee, M. S.; Brooks, C. L. J. Comput. Chem. 2003, 24 (14), 1691-1702,
58. Brooks, B. R.; Bruccoleri, R. E.; Olafson, B. D.; States, D. J.; Swaminathan, S.; Karplus, M. J. Comput. Chem. 1983, 4, 187-217.
59. Szundi, I.; Mah, T. L.; Lewis, J. W.; Jager, S.; Ernst, O. P.; Hofmann, K. P.; Kliger, D. S. Biochemistry 1998, 37 (40), 14237-14244.
60. Imai, H.; Mizukami, T.; Imamoto, Y.; Shichida, Y. Biochemistry 1994, 33 (47), 14351-14358.
61. Ramon, E.; del Valle, L. J.; Garriga, P. J. Biol. Chem. 2003, 278 (8), 6427-6432.
62. Nakayama, T. A.; Khorana, H. G. J. Biol. Chem. 1991, 266 (7), 4269-4275.
63. Han, M.; Lin, S. W.; Smith, S. O.; Sakmar, T. P. J. Biol. Chem. 1996, 271 (50), 32330-32336.
64. Andres, A.; Kosoy, A.; Garriga, P.; Manyosa, J. Eur. J. Biochem. 2001, 268 (22), 5696-5704.
65. Han, M.; Smith, S. O.; Sakmar, T. P. Biochemistry 1998, 37 (22), 8253-8261.
66. MacKerell, A. D.; Feig, M.; Brooks, C. L. J. Am. Chem. Soc. 2004, 126 (3), 698-699.
67. MacKerell, A. D.; Bashford, D.; Bellott, M.; Dunbrack, R. L.; Evanseck, J. D.; Field, M. J.; 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.; Roux, B.; Schlenkrich, M.; Smith, J. C.; Stote, R.; Straub, J.; Watanabe, M.; Wiorkiewicz-Kuczera, J.; Yin, D.; Karplus, M. J. Phys. Chem. B 1998, 102 (18), 3586-3616.
68. Frisch, M. J. Gaussian 03, revision C.02; Gaussian, Inc.: Wallingford, CT, 2004.
69. Paci, E.; Karplus, M. J. Mol. Biol. 1999, 288 (3), 441-459.
70. Tirion, M. M. Phys. Rev. Lett. 1996, 77 (9), 1905-1908.
71. Chennubhotla, C.; Rader, A. J.; Yang, L. W.; Bahar, I. Phys. Biol. 2005, 2 (4), S173-S180.
72. Kim, M. K.; Chirikjian, G. S.; Jernigan, R. L. J. Mol. Graph. Model. 2002, 21 (2), 151-160.
73. Karanicolas, J.; Brooks, C. L., III Protein Sci. 2002, 11 (10), 2351-2361.
74. Ikeguchi, M.; Ueno, J.; Sato, M.; Kidera, A. Phys. Rev. Lett. 2005, 94 (7), 078102-1078102-4.
75. Mayo, S. L.; Olafson, B. D.; Goddard, W. A. J. Phys. Chem. 1990, 94 (26), 8897-8909.