Low free energy barrier for ion permeation through double-helical gramicidin

Journal of Physical Chemistry B

Volumn 113, Issue 10, 2009, Pages 3195-3202

  Siu, Shirley W I ^a   Böckmann, Rainer A ^a  

^a SAARLAND UNIVERSITY   (Germany)

Author keywords

[No Author keywords available]

Indexed keywords

AMINO ACIDS; BIOPHYSICS; DYNAMICS; ENERGY BARRIERS; FREE ENERGY; MOLECULAR DYNAMICS; PHOSPHOLIPIDS; POSITIVE IONS;

BI LAYERS; CATION CHANNELS; CATION INTERACTIONS; CHANNEL AXIS; CHANNEL ENTRANCES; COMPARATIVE STUDIES; DOUBLE-HELICAL; FREE ENERGY BARRIERS; ION CHANNELS; ION PERMEATIONS; MOLECULAR DYNAMICS SIMULATIONS; POTASSIUM IONS; POTENTIAL OF MEAN FORCES; SIDE CHAINS;

CONFORMATIONS;

EID: 65249164169     PISSN: 15206106     EISSN: None     Source Type: Journal    
DOI: 10.1021/jp810302k     Document Type: Article

References (86)

1. Killian, J. A.; Prasad, K. U.; Hains, D.; Urry, D. W. Biochemistry 1988, 27, 4848-4855.
2. LoGrasso, P. V.; Moll, F.; Cross, T. A. Biophys. J. 1988, 54, 259- 267.
3. Bano, M. C.; Braco, L.; Abad, C. Biochemistry 1991, 30, 886- 894.
4. Bamberg, E.; Läuger, P. Biochim. Biophys. Acta 1974, 367, 127- 133.
5. Arndt, H.-D.; Bockelmann, D.; Knoll, A.; Lamberth, S.; Griesinger, C.; Koert, U. Angew. Chem., Int. Ed. 2002, 41, 4062-4065.
6. Arseniev, A. S.; Barsukov, I. L.; Bystrov, V. F. FEBS Lett. 1985, 180, 33-39.
7. Ketchem, R. R.; Roux, B.; Cross, T. A. Structure 1997, 5, 1655- 1669.
8. Lomize, A. L.; Orekhov, V. Y.; Arseniev, A. S. Bioorg. Chemistry 1992, 18, 182-200.
9. Burkhart, B. M.; Li, N.; Langs, D. A.; Pangborn, W. A.; Duax, W. L. Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 1998, 95, 12950-12955.
10. Cornell, B. J. Bioenerg. Biomembr. 1987, 19, 655-676.
11. Wallace, B. A. J. Struct. Biol. 1998, 121, 123-141.
12. Kelkar, D. A.; Chattopadhyay, A. Biochim. Biophys. Acta 2007, 1768, 2011-2025.
13. Urry, D. W.; Goodall, M. C.; Glickson, J. D.; Mayers, D. F. Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 1971, 68, 1907-1911.
14. Bamberg, E.; Apell, H. J.; Alpes, H. Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 1977, 74, 2402-2406.
15. Apell, H. J.; Bamberg, E.; Alpes, H.; Läuger, P. J. Membr. Biol. 1977, 31, 171-188.
16. Weinstein, S.; Wallace, B. A.; Blout, E. R.; Morrow, J. S.; Veatch, W. Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 1979, 76, 4230-4234.
17. Wallace, B. A.; Veatch, W. R.; Blout, E. R. Biochemistry 1981, 20, 5754-5760.
18. Andersen, O. S.; Apell, H.-J.; Bamberg, E.; Busath, D. D.; Koeppe, R. E.; Sigworth, F. J.; Szabo, G.; Urry, D. W.; Woolley, A. Nat. Struct. Biol. 1999, 6, 609.
19. Cross, T. A.; Arseniev, A.; Cornell, B. A.; Davis, J. H.; Killian, J. A.; Koeppe, R. E.; Nicholson, L. K.; Separovic, F.; Wallace, B. A. Nat. Struct. Biol. 1999, 6, 610-611.
20. Burkhart, B. M.; Duax, W. L. Nat. Struct. Biol. 1999, 6, 611-612.
21. Levitt, D. G. Biophys. J. 1978, 22, 209-219.
22. Monoi, H. Biophys. J. 1991, 59, 786-794.
23. Edwards, S.; Corry, B.; Kuyucak, S.; Chung, S.-H. Biophys. J. 2002, 83, 1348-1360.
24. Nadler, B.; Hollerbach, U.; Eisenberg, R. S. Phys. Rev. E 2003, 68, 021905.
25. Åqvist, J.; Warshel, A. Biophys. J. 1989, 56, 171-182.
26. Mamonov, A. B.; Coalson, R. D.; Nitzan, A.; Kurnikova, M. G. Biophys. J. 2003, 84, 3646-3661.
27. Dorman, V. L.; Jordan, P. C. Biophys. J. 2004, 86, 3259-3541.
28. Kato, M.; Warshel, A. J. Phys. Chem. B 2005, 109, 19516-19522.
29. Allen, T. W.; Andersen, O. S.; Roux, B. J. Am. Chem. Soc. 2003, 125, 9868-9877.
30. Braun-Sand, S.; Burykin, A.; Chu, Z. T.; Warshel, A. J. Phys. Chem. B 2005, 109, 583-592.
31. Allen, T. W.; Andersen, O. S.; Roux, B. Biophys. J. 2006, 90, 3447- 3468.
32. Liu, Z.; Xu, Y.; Tang, P. J. Phys. Chem. B 2006, 110, 12789- 12795.
33. Bastug, T.; Kuyucak, S. Biophys. J. 2006, 90, 3941-3950.
34. Bastug, T.; Kuyucak, S. J. Chem. Phys. 2007, 126, 105103.
35. Qin, Z.; Tepper, H. L.; Voth, G. A. J. Phys. Chem. B 2007, 111, 9931-9939.
36. Fabritiis, G. D.; Coveney, P. V.; Villá-Freixa, J. Proteins 2008, 73, 185-194.
37. de Groot, B. L.; Tieleman, D. P.; Pohl, P.; Grubmüller, H. Biophys. J. 2002, 82, 2934-2942.
38. Siu, S. W. I.; Böckmann, R. A. J. Struct. Biol. 2007, 157, 545- 556.
39. Ketchem, R. R.; Lee, K. C.; Huo, S.; Cross, T. A. J. Biomol. NMR 1996, 8, 1-14.
40. Kucerka, N.; Liu, Y.; Chu, N.; Petrache, H. I.; Tristram-Nagle, S.; Nagle, J. F. Biophys. J. 2004, 88, 2626-2637.
41. Kirkwood, J. G. J. Chem. Phys. 1935, 3, 300.
42. Roux, B. Comput. Phys. Commun. 1995, 91, 275-282.
43. Kumar, S.; Bouzida, D.; Swendsen, R. H.; Kollman, P. A.; Rosenberg, J. M. J. Comput. Chem. 1992, 13, 1011-1021.
44. Chiu, S.-W.; Subramaniam, S.; Jakobsson, E. Biophys. J. 1999, 76, 1939-1950.
45. Berendsen, H. J. C.; van der Spoel, D.; van Drunen, R. Comput. Phys. Commun. 1995, 91, 43-56.
46. Lindahl, E.; Hess, B.; van der Spoel, D. J. Mol. Model. 2001, 7, 306-317.
47. Oostenbrink, C.; Villa, A.; Mark, A. E.; van Gunsteren, W. F. J. Comput. Chem. 2004, 25, 1656-1676.
48. Berger, O.; Edholm, O.; Jähnig, F. Biophys. J. 1997, 72, 2002- 2013.
49. Straatsma, T. P.; Berendsen, H. J. C.; Postma, J. P. M. J. Chem. Phys. 1986, 85 (11), 6720-6727.
50. Hess, B.; Bekker, H.; Berendsen, H. J. C.; Fraaije, J. G. E. M. J. Comput. Chem. 1997, 18, 1463-1472.
51. Miyamoto, S.; Kollman, P. A. J. Comput. Chem. 1992, 13, 952- 962.
52. Darden, T.; York, D.; Pedersen, L. J. Chem. Phys. 1993, 98, 10089- 10092.
53. Warshel, A.; Sharma, P. K.; Kato, M.; Parson, W. W. Biochim. Biophys. Acta 2006, 1764, 1647-1676.
54. Figueirido, F.; Levy, R. M.; Zhou, R.; Berne, J. J. Chem. Phys. 1997, 106, 9835-9849.
55. Bastug, T.; Patra, S. M.; Kuyucak, S. Chem. Phys. Lipids 2006, 141, 197-204.
56. Koeppe, R. E.; Berg, J. M.; Hodgson, K. O.; Stryer, L. Nature 1979, 279, 723-725.
57. Olah, G. A.; Huang, H. W.; Liu, W.; Wu, Y. J. Mol. Biol. 1991, 218, 847-858.
58. Urry, D. W.; Prasad, K. U.; Trapane, T. L. Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 1982, 79, 390-394.
59. Bastug, T.; Kuyucak, S. J. Chem. Phys. 2008, 128, 227102.
60. Okamura, E.; Umemura, J.; Takenaka, T. Biochim. Biophys. Acta 1986, 856, 68-75.
61. Prosser, R. S.; Davis, J. H. Biophys. J. 1994, 66, 1429-1440.
62. Ulrich, W.-P.; Vogel, H. Biophys. J. 1999, 76, 1639-1647.
63. Kóta, Z.; Páli, T.; Marsh, D. Biophys. J. 2004, 86, 1521-1531.
64. van der Wel, P. C. A.; Strandberg, E.; Killian, J. A.; Koeppe, R. E. Biophys. J. 2002, 83, 1479-1488.
65. Strandberg, E.; Ö zdirekcan, S.; Rijkers, D. T. S.; van der Wel, P. C. A.; Koeppe, R. E.; Liskamp, R. M. J.; Killian, J. A. Biophys. J. 2004, 86, 3709-3721.
66. Killian, J. A. Biochim. Biophys. Acta 1998, 1376, 401-416.
67. Sengupta, D.; Meinhold, L.; Langosch, D.; Ullmann, G. M.; Smith, J. C. Proteins 2005, 58, 913-922.
68. Ulmschneider, M. B.; Sansom, M. S. P.; Nola, A. D. Biophys. J. 2006, 90, 1650-1660.
69. Andersen, O. S.; Koeppe, R. E.; Roux, B. IEEE Trans. Nanobiosci. 2005, 4, 10-20.
70. Mackay, D. H.; Berens, P. H.; Wilson, K. R.; Hagler, A. T. Biophys. J. 1994, 46, 229-248.
71. Allen, T. W.; Bastug, T.; Kuyucak, S.; Chung, S.-H. Biophys. J. 2003, 84, 2159-2168.
72. Allen, T. W.; Andersen, O. S.; Roux, B. Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 2004, 101, 117-122.
73. Roux, B.; Bernéche, S. Biophys. J. 2002, 82, 1681-1684.
74. Saparov, S. M.; Antonenko, Y. N.; Koeppe, R. E.; Pohl, P. Biophys. J. 2000, 79, 2526-2534.
75. Hladky, S. B.; Haydon, D. A. Biochim. Biophys. Acta 1972, 274, 294-312.
76. Urry, D. W.; Alonso-Romanowski, S.; Venkatachalam, C. M.; Harris, R. D.; Prasad, K. U. Biochem. Biophys. Res. Commun. 1984, 118, 885-893.
77. Busath, D. D.; Thulin, C. D.; Hendershot, R. W.; Phillips, L. R.; Maughan, P.; Cole, C. D.; Bingham, N. C.; Morrison, S.; Baird, L. C.; Hendershot, R. J.; Cotten, M.; Cross, T. A. Biophys. J. 1998, 75, 2830- 2844.
78. Rottenberg, H.; Koeppe-II, R. E. Biochemistry 1989, 28, 4361- 4367.
79. Mobashery, N.; Nielsen, C.; Andersen, O. S. FEBS Lett. 1997, 412, 15-20.
80. Becker, M. D.; Greathouse, D. V.; Koeppe-II, R. E.; Andersen, O. S. Biochemistry 1991, 30, 8830-8839.
81. Andersen, O. S.; Greathouse, D. V.; Providence, L. L.; Becker, M. D.; Koeppe, R. E. Biophys. J. 1998, 120, 5142-5146.
82. Tieleman, D. P.; MacCallum, J. L.; Ash, W. L.; Kandt, C.; Xu, Z.; Monticelli, L. J. Phys.: Condens. Matter 2006, 18, S1221-S1234.
83. Siu, S. W. I.; Vacha, R.; Jungwirth, P.; Böckmann, R. A. J. Chem. Phys. 2008, 128, 125103.
84. Jungwirth, P.; Tobias, D. J. Chem. Rev. 2006, 106, 1259-1281.
85. DeLano, W. L. http://www.pymol.org (accessed 2002).
86. Smart, O. S.; Neduvelil, J. G.; Wang, X.; Wallace, B. A.; Sansom, M. S. P. J. Mol. Graphics 1996, 14, 354-360.