Modeling protein splicing: reaction pathway for C-terminal splice and intein scission

Journal of Physical Chemistry B

Volumn 113, Issue 16, 2009, Pages 5607-5616

  Mujika, Jon I ^a   Lopez, Xabier ^b   Mulholland, Adrian J ^a  

^a UNIVERSITY OF BRISTOL   (United Kingdom)

^b UNIVERSITY OF THE BASQUE COUNTRY UPV EHU   (Spain)

Author keywords

[No Author keywords available]

Indexed keywords

AMINATION; AMINES; AMINO ACIDS; CONTINUUM MECHANICS; CYCLIZATION; ENERGY BARRIERS; FREE ENERGY; MOLECULES; ORGANIC ACIDS; PROBABILITY DENSITY FUNCTION; PROTON TRANSFER; PROTONS;

COMPUTATIONAL STUDIES; DENSITY FUNCTIONAL THEORY CALCULATIONS; DIPEPTIDE; FUNCTIONALS; IMIDAZOLE GROUP; MOLECULAR MECHANISM; MP2 AB INITIO METHODS; NITROGEN ATOM; NUCLEOPHILIC ACTIVATION; PEPTIDE BONDS; POLARIZABLE CONTINUUM MODEL; PROTEIN-SPLICING; PROTONATES; REACTION MECHANISM; REACTION PATHWAYS; SIDE CHAINS; STATIONARY POINTS; TETRAHEDRAL INTERMEDIATES; WATER MOLECULE;

DENSITY FUNCTIONAL THEORY;

EID: 66349131346     PISSN: 15206106     EISSN: None     Source Type: Journal    
DOI: 10.1021/jp808911p     Document Type: Article

References (80)

1. Xu, M. Q.; Jr., T. E. Curr. Opin Biotechnol. 2005, 16, 440-446.
2. Kane, P. M.; Yamashiro, C. T.; Wolczyk, D. F.; Neff, N.; Goebl, M.; Stevens, T. H. Science 1990, 250, 651-657.
3. Hirata, R.; Ohsumk, Y.; Nakano, A.; Kawasaki, H.; Suzuki, K.; Anraku, Y. J. Biol. Chem. 1990, 265, 6726-6733.
4. Liu, X. Q. Annu. Rev. Biochem. 2000, 34, 61-76.
5. Paulus, H. Annu. Rev. Biochem. 2000, 69, 447-496.
6. Gogarten, J. P.; Senejani, A. G.; Zhaxybayeva, O.; Olendzenski, L.; Hilario, E. Annu. Rev. Microbiol. 2002, 56, 263-287.
7. Noren, C. J.; Wang, J.; Peiier, F. B. Angew. Chem., Int. Ed. 2000, 39, 450-466.
8. Peiier, F. B.; Davis, E. O.; Dean, G. E.; Gimble, F. S.; Jack, W. E.; Neff, N.; Noren, C. J.; Thomer, J.; Belfort, M. Nucleic Acids Res. 1994, 22, 1125-1127.
9. Peiier, F. B. Nucleic Acids Res. 2002, 30, 383-384.
10. Peiier, F. B.; Comb, D. G.; Jack, W. E.; Moran, L. S.; Quiang, B. Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 1992, 89, 5577-5581.
11. Kawasaki, M.; Satow, Y.; Ohya, Y.; Anraku, Y. FEBS Lett. 1997, 412, 518-520.
12. Kawasaki, M.; Makino, S. I.; Matsuzawa, H.; Satow, Y.; Ohya, Y.; Anraku, Y. Biochem. Biophys. Res. Commun. 1996, 222, 827-832.
13. Peiier, F. B. Nucleic Acids Res. 1999, 27, 346-347.
14. Peiier, F. B.; Olsen, G. J.; Adam, E. Nucleic Acids Res. 1997, 25, 1087-1093.
15. Pietrokovski, S. Protein Sci. 1998, 7, 64-71.
16. Hall, T. M.; Porter, J. A.; Young, K. E.; Koonin, E. V.; Beachy, P. A.; Leahy, D. J. Cell 1997, 91, 85-97.
17. Wallace, C. J. A. Protein Sci. 1993, 2, 697-705.
18. Cooper, A. A.; Chen, Y. J.; Lindorfer, M. A.; Stevens, T. H. EMBO J. 1993, 12, 2575-2583.
19. Chong, S.; Shao, Y.; Paulus, H.; Benner, J.; Peiier, F. B.; Xu, M. Q. J. Biol. Chem. 1996, 271, 22159-22168.
20. Xu, M. Q.; Southworth, M. W.; Mersha, F. B.; Homstra, L. J.; Peiier, F. B. Cell 1993, 75, 1371-1377.
21. Xu, M. Q.; Peiier, F. B. EMBO J. 1996, 75, 5146-5153.
22. Anraku, Y. Genes Cells 1997, 2, 359-367.
23. Peiier, F. B. Cell 1998, 92, 1-4.
24. Shao, Y.; Xu, M. Q.; Paulus, H. Biochemistry 1995, 34, 10844-10850.
25. Shao, Y.; Xu, M. Q.; Paulus, H. Biochemistry 1996, 35, 3810-3815.
26. Shao, Y.; Kent, S. B. Chem. Biol. 1997, 4, 187-194.
27. Poland, B. W.; Xu, M. Q.; Quiocho, F. A. J. Biol. Chem. 2000, 275, 16408-16413.
28. Mathys, S.; Evans, T. C.; Chute, I. C.; Wu, H.; Chon, S.; Benner, J.; Liu, X. Q.; Xu, M. Q. Gene 1999, 231, 1-13.
29. Stephenson, R. C.; Clarke, S. J. Biol. Chem. 1989, 264, 6164-6170.
30. Geiger, T.; Clarke, S. J. Biol. Chem. 1987, 262, 785-794.
31. Clarke, S. Int. J. Pept. Protein Res. 1987, 30, 808-821.
32. Xu, M. Q.; Comb, D. G.; Paulus, H.; Noren, C. J.; Shao, Y.; Peiier, F. B. EMBO J. 1994, 13, 5517-5522.
33. Chong, S.; Williams, K. S.; Wotkowicz, C.; Xu, M. Q. J. Biol. Chem. 1998, 273, 10567-10577.
34. Klabunde, T.; Sharma, S.; Telenti, A.; Jacobs, W. R.; Sacchettini, J. C. Nat. Struct. Biol. 1998, 5, 31-36.
35. Wang, S.; Liu, X. Q. J. Biol. Chem. 1997, 272, 11869-11873.
36. Scott, C. P.; Abel-Santos, E.; Wall, M.; Wahnon, D. C.; Benkovic, S. J. Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 1999, 96, 13638-13643.
37. Chen, L.; Benner, J.; Peiier, F. B. J. Biol. Chem. 2000, 275, 20431-20435.
38. Peiier, F. B. Nucleic Acids Res. 2000, 28, 344-345.
39. Ding, Y.; Xu, M.; Ghosh, I.; Chen, X.; Ferrandon, S.; Lesage, G.; Rao, Z. J. Biol. Chem. 2003, 278, 39133-39142.
40. Konuklar, F. A.; Aviyente, V.; Sen, T. Z.; Bahar, I. J. Mol. Model. 2001, 7, 147-160.
41. Konuklar, F. A.; Aviyente, V.; Ruiz-Lopez, M. F. J. Phys. Chem. A 2002, 706, 11205-11214.
42. Peters, B.; Trout, B. L. Biochemistry 2006, 45, 5384-5392.
43. Radkiewicz, J. L.; Zipse, H.; Clarke, S.; Houk, K. N. J. Am. Chem. Soc. 1996, 778 (38), 9148-9155.
44. Radkiewicz, J. L.; Zipse, H.; Clarke, S.; Houk, K. N. J. Am. Chem. Soc. 2001, 123 (15), 3499-3506.
45. Catak, S.; Monard, G.; Aviyente, V.; Ruiz-Lopez, M. F. J. Phys. Chem. A 2006, 770 (27), 8354-8365.
46. Catak, S.; Monard, G.; Aviyente, V.; Ruiz-Lopez, M. F. J. Phys. Chem. A 2008, 772 (37), 8752-8761.
47. Wood, D. W.; Wu, W.; Belfort, G.; Derbyshire, V.; Belfort, M. Nat. Biotechnol. 1999, 17, 889-892.
48. Wood, D. W.; Derbyshire, V.; Wu, W.; Chartrain, M.; Belfort, M. B. G. Biotechnol. Prog. 2000, 16, 1055-1063.
49. Shemella, P.; Pereira, B.; Zhang, Y.; Roey, P. V.; Belfort, G.; Garde, S.; Nayak, S. K. Biophys. J. 2007, 92, 847-853.
50. Becke, A. Phys. Rev. A 1988, 38, 3098.
51. Lee, C.; Yang, W.; Parr, R. Phys. Rev. B 1988, 37, 785.
52. Vosko, S. H.; Wilk, L.; Nusair, M. Can. J. Phys. 1980, 58, 1200.
53. Becke, A. J. Chem. Phys. 1993, 98, 5648.
54. Dobbs, K. D.; Dixon, D. A. J. Phys. Chem. 1996, 700, 3965-3973.
55. Claeyssens, F.; Harvey, J. N.; Manby, F. R.; Mata, R. A.; Mulholland, A. J.; Ranaghan, K. E.; Schutz, T. S.; Thiel, S.; Thiel, W.; Werner, H.-J. Angew. Chem., Int. Ed. 2006, 45, 6856-6859.
56. Hehre, W.; Radom, L.; Schleyer, P.; Pople, J. Ab-Initio Molecular Orbital Theory; Wiley Interscience: New York, 1986.
57. Frisch, M. J.; Trucks, G. W.; Schlegel, H. B.; Scuseria, G. E.; Robb, M. A.; Cheeseman, J. R.; Zakrzewski, V. G.; Montgomery, J. A.; Stratmann, R. E.; Burant, J. C.; Dapprich, S.; Millam, J. M.; Daniels, A. D.; Kudin, K. N.; Strain, M. C.; Farkas, J. T. O.; Barone, V.; Cossi, M.; Cammi, R.; Mennucci, B.; Pomelli, C.; Adamo, C.; Clifford, S.; Ochterski, J.; Petersson, G. A.; Ayala, P. Y.; Cui, Q.; Morokuma, K.; Malick, D. K.; Rabuck, A. D.; Raghavachari, K.; Foresman, J. B.; Cioslowski, J.; Ortiz, J. V.; Stefanov, B. B.; Liu, G.; Liashenko, A.; Piskorz, P.; Komaromi, I.; Gomperts, R.; Martin, R. L.; Fox, D. J.; Keith, T.; Al-Laham, M. A.; Peng, C. Y.; Nanayakkai-a, A.; Gonzalez, C.; Challacombe, M.; Gill, P. M. W.; Johnson, B. G.; Chen, W.; Wong, M. W.; Andres, J. L.; Head-Gordon, M.; Replogle, E. S.; Pople, J. A. Gaussian 98, revision a.2; Gaussian, Inc.: Pittsburgh PA, 1998.
58. Cossi, M.; Barone, V.; Cammi, R.; Tomasi, J. Chem. Phys. Lett. 1996, 255, 327-335.
59. Mineva, T.; Russo, N.; Sicilia, E. J. Comput. Chem. 1998,19, 290-299.
60. Baione, V.; Cossi, M.; Tomassi, J. J. Chem. Phys. 1997, 707, 3210.
61. Schaftenaar, G.; Noordik, J. H. J. Comput.-AidedMol. Des. 2000, 14, 123-134.
62. Gonzalez, C.; Schlegel, H. B. J. Chem. Phys. 1989, 90, 2154-2161.
63. Gonzalez, C.; Schlegel, H. B. J. Phys. Chem. 1990, 94, 5523-5527.
64. Capasso, S.; Mazzarella, L.; Kirby, A. J.; Salvadori, S. Biopolymers 1996, 40, 543-551.
65. Molday, R. S.; Kallen, R. G. J. Am. Chem. Soc. 1972, 94, 6739-6745.
66. Duan, X.; Gimble, F. S.; Quiocho, F. A. Cell 1997, 89, 555-564.
67. Mujika, J. I.; Lopez, X.; Mulholland, A. J. In preparation.
68. Lopez, X.; Mujika, J. I.; Blackburn, G. M.; Karplus, M. J. Phys. Chem. A 2003, 707, 2304-2315.
69. Mujika, J. I.; Mercero, J. M.; Lopez, X. J. Am. Chem. Soc. 2005, 727, 4445-4453.
70. Mujika, J. I.; Formoso, E.; Mercero, J. M.; Lopez, X. J. Phys. Chem. B 2006, 770, 1500-15011.
71. Ghosh, I.; Sun, L.; Xu, M. Q. J. Biol. Chem. 2001, 276, 24051-24058.
72. Warshel, A.; Naray-Szabo, G.; Sussman, F.; Hwang, J. K. Biochemistry 1989, 28, 3629-3637.
73. Ishida, T.; Kato, S. J. Am. Chem. Soc. 2003, 725, 12035-12048.
74. Topf, M.; Richards, W. G. J. Am. Chem. Soc. 2004, 726, 14631-14641.
75. Craik, C. S.; Roczniak, S.; Largman, C.; Rutter, W. J. Science 1987, 237, 909-913.
76. Carter, P.; Wells, J. A. Nature 1988, 332, 564-568.
77. Mills, K. V.; Dorval, D. M.; Lewandowski, K. T. J. Biol. Chem. 2005, 280, 2714-2720.
78. Tanokura, M. Biochim. Biophys. Ada 1983, 742, 576-585.
79. Mujika, J. I.; Mercero, J. M.; Lopez, X. J. Phys. Chem. A 2003, 707, 6099-6107.
80. Evans, T.; Xu, M. Q. Chem. Rev. 2002, 702, 4869-4883.