Optimized molecular dynamics force fields applied to the helix-coil transition of polypeptides

Journal of Physical Chemistry B

Volumn 113, Issue 26, 2009, Pages 9004-9015

  Best, Robert B ^a   Hummer, Gerhard ^b  

^a UNIVERSITY OF CAMBRIDGE   (United Kingdom)

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

Author keywords

[No Author keywords available]

Indexed keywords

AMINES; MAGNETIC RESONANCE; MOLECULAR DYNAMICS; NUCLEAR MAGNETIC RESONANCE; OPTIMIZATION; PEPTIDES; THERMOANALYSIS;

AMBIENT CONDITIONS; CURRENT FORCES; ENERGY CORRECTION; FIELD DEVELOPMENT; FOLDED PROTEINS; FORCE FIELDS; HELIX CONTENT; HELIX FORMATION; HELIX-COIL THEORY; HELIX-COIL TRANSITIONS; SECONDARY STRUCTURES; THERMO DYNAMIC ANALYSIS;

DYNAMICS;

EID: 67649494492     PISSN: 15206106     EISSN: None     Source Type: Journal    
DOI: 10.1021/jp901540t     Document Type: Article

References (86)

1. Levitt, M.; Lifson, S. J. Mol. Biol. 1969, 46, 269-279.
2. Gelin, B. R.; Karplus, M. Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 1975, 72, 2002-2006.
3. McCammon, J. A.; Gelin, B. R.; Karplus, M. Nature 1977, 267, 585-590.
4. Freddolino, P. L.; Liu, F.; Gruebele, M.; Schulten, K. Biophys. J. 2008, 94, L75-L77.
5. MacKerell, A. D., Jr. J. Comput. Chem. 2004, 25, 1584-1604.
6. Beachy, M. D.; Chasman, D.; Murphy, R. B.; Halgren, T. A.; Friesner, R. A. J. Am. Chem. Soc. 1997, 119, 5908-5920.
7. Duan, Y.; Wu, C.; Chowdhury, S.; Lee, M. C.; Xiong, G.; Zhang, W.; Yang, R.; Cieplak, P.; Luo, R.; Lee, T.; Caldwell, J.; Wang, J.; Kollman, P. A. J. Comput. Chem. 2003, 24, 1999-2012.
8. MacKerell, A. D.; Feig, M.; Brooks, C. L. J. Comput. Chem. 2004, 25, 1584-1604.
9. Hornak, V.; Abel, R.; Okur, A.; Strockbine, B.; Roitberg, A.; Simmerling, C. Proteins 2006, 65, 712-725.
10. Buck, M.; Bouguet-Bonnet, S.; Pastor, R. W.; MacKerell, A. D., Jr. Biophys. J. 2006, 90, L36-L38.
11. Showalter, S. A.; Brüschweiler, R. J. Chem. Theory Comput. 2007, 3, 961-975.
12. Kubelka, J.; Hofrichter, J.; Eaton, W. A. Curr. Opin. Struct. Biol. 2004, 14, 76-88.
13. Tompa, P. Trends Biochem. Sci. 2002, 27, 527-533.
14. Graf, J.; Nguyen, P. H.; Stock, G.; Schwalbe, H. J. Am. Chem. Soc. 2007, 129, 1179-1189.
15. Best, R. B.; Buchete, N.-V.; Hummer, G. Biophys. J. 2008, 95, L07-L09.
16. Karplus, M. J. Chem. Phys. 1959, 30, 11-15.
17. Wang, Z.-X.; Zhang, W.; Wu, C.; Lei, H.; Cieplak, P.; Duan, Y. J. Comput. Chem. 2006, 27, 781-790.
18. Yeh, I.-C.; Hummer, G. J. Am. Chem. Soc. 2002, 124, 6563-6568.
19. Gnanakaran, S.; Garcia, A. E. Proteins 2005, 59, 773-782.
20. Shi, Z.; Olson, C. A.; Rose, G. D.; Baldwin, R. L. Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 2002, 99, 9190-9195.
21. Chen, K.; Liu, Z.; Bracken, W. C.; Kallenbach, N. R. Angew. Chem., Int. Ed. 2007, 46, 9036-9039.
22. Schweitzer-Stenner, R.; Measey, T. J. Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 2007, 104, 6649-6654.
23. Schweitzer-Stenner, R.; Gonzales, W.; Bourne, G. T.; Feng, J. A.; Marshall, G. R. J. Am. Chem. Soc. 2007, 129, 13095-13109.
24. Mukhopadhyay, P.; Zuber, G.; Beretan, D. N. Biophys. J. 2008, 95, 5574-5586.
25. Marqusee, S.; Robbins, V. H.; Baldwin, R. L. Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 1989, 86, 5286-5290.
26. Spek, E. J.; Olson, C. A.; Shi, Z.; Kallenbach, N. R. J. Am. Chem. Soc. 1999, 121, 5571-5572.
27. Kennedy, R. J.; Walker, S. M.; Kemp, D. S. J. Am. Chem. Soc. 2005, 127, 16961-16968.
28. Berendsen, H. J. C.; van der Spoel, D.; van Drunen, R. Comput. Phys. Commun. 1995, 91, 43-56.
29. Lindahl, E.; Hess, B.; van der Spoel, D. J. Mol. Model. 2001, 7, 306-317.
30. Sorin, E. J.; Pande, V. S. Biophys. J. 2005, 88, 2472-2493.
31. Jorgensen, W. L.; Chandrasekhar, J.; Madura, J. D. J. Chem. Phys. 1983, 79, 926-935.
32. Vijay-Kumar, S.; Bugg, C. E.; Cook, W. J. J. Mol. Biol. 1987, 194, 531-544.
33. Nosé,'S.; Klein, M. L. Mol. Phys. 1983, 50, 1055-1076.
34. Parinello, M.; Rahman, A. J. Appl. Phys. 1981, 52, 7182-7190.
35. Garcia, A. E.; Sanbonmatsu, K. Y. Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 2002, 99, 2782-2787.
36. Poland, D.; Scheraga, H. A. Theory of helix-coil transitions in biopolymers, 1st ed.; Academic Press: New York, 1970.
37. Qian, H.; Schellman, J. A. J. Phys. Chem. 1992, 96, 3987-3994.
38. Bax, A.; Kontaxis, G.; Tjandra, N. Methods Enzymol. 2001, 339, 127-174.
39. Ottiger, M.; Bax, A. J. Am. Chem. Soc. 1998, 120, 12334-12341.
40. Losonczi, J.; Andrec, M.; Fischer, M. W. F.; Prestegard, J. H. J. Magn. Reson. 1999, 138, 334-342.
41. Lipari, G.; Szabo, A. J. Am. Chem. Soc. 1982, 104, 4546-4559.
42. Henry, E. R.; Szabo, A. J. Chem. Phys. 1985, 82, 4753-4761.
43. Maragakis, P.; Lindorff-Larsen, K.; Eastwood, M. P.; Dror, R. O.; Klepeis, J. L.; Arkin, I. T.; Jensen, M. O.; Xu, H.; Trbovic, N.; Friesner, R. A.; Palmer, A. G.; Shaw, D. E. J. Phys. Chem. B 2008, 112, 61556158.
44. Case, D. A.; Scheurer, C.; Brüschweiler, R. J. Am. Chem. Soc. 2000, 122, 10390-10397.
45. Best, R. B.; Buchete, N.-V.; Hummer, G. Biophys. J. 2008, 95, 4494.
46. Shalongo, W.; Dugad, L.; Stellwagen, E. J. Am. Chem. Soc. 1994, 116, 8288-8293.
47. Scheraga, H. A.; Vila, J. A.; Ripoll, D. R. Biophys. Chem. 2002, 101, 255-265.
48. Lovell, S. C.; Davis, I. W.; Arendall, W. B., III.; de Bakker, P. I. W.; Word, J. M.; Prisant, M. G.; Richardson, J. S.; Richardson, D. C. Proteins 2003, 50, 437-450.
49. Tjandra, N.; Feller, S. E.; Pastor, R. W.; Bax, A. J. Am. Chem. Soc. 1995, 117, 12562-12566.
50. Hus, J.-C.; Peti, W.; Griesinger, C.; Brüschweiler, R. J. Am. Chem. Soc. 2003, 125, 5596-5597.
51. Showalter, S. A.; Brüschweiler, R. J. Am. Chem. Soc. 2007, 129, 4158-4159.
52. Huang, X.; Bowman, G. R.; Pande, V. S. J. Chem. Phys. 2008, 128, 205106.
53. Thompson, P. A.; Eaton, W. A.; Hofrichter, J. Biochemistry 1997, 36, 9200-9210.
54. Thompson, P. A.; Muñoz, V.; Jas, G. S.; Henry, E. R.; Eaton, W. A.; Hofrichter, J. J. Phys. Chem. B 2000, 104, 378-389.
55. Huang, C. Y.; Getahun, Z.; Zhu, Y. J.; Klemke, J. W.; DeGrado, W. F.; Gai, F. Proc. Nati. Acad. Sci. U.S.A. 2002, 99, 2788-2793.
56. Mukherjee, S.; Chowdhury, P.; Bunagan, M. R.; Gai, F. J. Phys. Chem. B 2008, 112, 9146-9159.
57. Paschek, D.; Gnanakaran, S.; García, A. E. Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 2005, 102, 6765-6770.
58. Jorgensen, W. L. J. Am. Chem. Soc. 1981, 103, 335-340.
59. 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, 5179-5197.
60. Wang, J.; Cieplak, P.; Kollman, P. A. J. Comput. Chem. 2000, 21, 1049-1074.
61. Horn, H. W.; Swope, W. C.; Pitera, J. W.; Madura, J. D.; Dick, T. J.; Hura, G. L.; Head-Gordon, T. J. Chem. Phys. 2004, 120, 9665-9678.
62. Zimm, B. H.; Bragg, J. K. J. Chem. Phys. 1959, 11, 526-535.
63. Muñoz, V.; Serrano, L. Nat. Struct. Biol. 1994, 1, 399-409.
64. Muñoz, V.; Serrano, L. Biopolymers 1997, 41, 495-509.
65. Rohl, C. A.; Chakrabartty, A.; Baldwin, R. L. Protein Sci. 1996, 5, 2623-2637.
66. Presta, L. G.; Rose, G. D. Science 1988, 240, 1632-1641.
67. Richardson, J. S.; Richardson, D. C. Science 1988, 240, 16481652.
68. Serrano, L.; Fersht, A. R. Nature 1989, 342, 296-299.
69. Rohl, C. A.; Baldwin, R. L. Biochemistry 1997, 36, 8435-8442.
70. Rohl, C. A.; Scholtz, J. M.; York, E. J.; Stewart, J. M.; Baldwin, R. L. Biochemistry 1992, 31, 1263-1269.
71. Scholtz, J. M.; Qian, H.; York, E. J.; Stewart, J. M.; Baldwin, R. L. Biopolymers 1991, 31, 1463-1470.
72. Yang, J.; Zhao, K.; Gong, Y.; Vologodskii, A.; Kallenbach, N. R. J. Am. Chem. Soc. 1998, 120, 10646-10652.
73. Richardson, J. M.; Makhatadze, G. I. J. Mol. Biol. 2004, 335, 10291037.
74. Scholtz, J. M.; Marqusee, S.; Baldwin, R. L.; York, E. J.; Stewart, J. M.; Santoro, M.; Bolen, D. W. Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 1991, 88, 2854-2858
75. Kollman, P. A. Acc. Chem. Res. 1996, 29, 461-469.
76. Morozov, A. V.; Kortemme, T.; Tsemekhman, K.; Baker, D. Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 2004, 101, 6946-6951.
77. Steiner, T. Angew. Chem., Int. Ed. 2002, 41, 48-76.
78. Grishaev, A.; Bax, A. J. Am. Chem. Soc. 2004, 126, 7281-7292.
79. Kortemme, T.; Morozov, A. V.; Baker, D. J. Mol. Biol. 2004, 326, 1239-1259.
80. Lii, J.-H.; Allinger, N. L. J. Comput. Chem. 1998, 19, 1001-1016.
81. Cieplak, P.; Caldwell, J.; Kollman, P. J. Comput. Chem. 2001, 22, 1048-1057.
82. Stone, A. J. Science 2008, 327, 787-789.
83. Morozov, A. V.; Tsemekhman, K.; Baker, D. J. Phys. Chem. B 2006, 110, 4503-4505.
84. Kobko, N.; Dannenberg, J. J. J. Phys. Chem. A 2003, 107, 1038910395.
85. Wieczorek, R.; Dannenberg, J. J. J. Am. Chem. Soc. 2003, 125, 8124-8129.
86. Ponder, J. W.; Case, D. A. Adv. Protein Chem. 2003, 66, 27-85.