Extensive molecular dynamics simulations showing that canonical G8 and protonated A38H+ forms are most consistent with crystal structures of hairpin ribozyme

Journal of Physical Chemistry B

Volumn 114, Issue 19, 2010, Pages 6642-6652

  Mlýnský, Vojtěch ^a,b,c   Banáš, Pavel ^a,b,c   Hollas, Daniel ^a,b,c   Réblová, Kamila ^a,b,c   Walter, Nils G ^a,b,c   Šponer, Jiří ^a,b,c   Otyepka, Michal ^a,b,c  

^a PALACKÝ UNIVERSITY   (Czech Republic)

^b INSTITUTE OF BIOPHYSICS   (Czech Republic)

^c UNIVERSITY OF MICHIGAN   (United States)

Author keywords

[No Author keywords available]

Indexed keywords

CATALYSIS; CATALYSTS; HYDROGEN; METAL IONS; MINERALOGY; MOLECULAR DYNAMICS; POSITIVE IONS; PROTONATION; RNA; X RAY CRYSTALLOGRAPHY;

ACTIVE SITE; ATTACK ANGLE; CATALYTIC CENTER; CATALYTIC RNA; FORCE FIELDS; GAIN INSIGHT; GENERAL BASE; HAIRPIN RIBOZYME; IN-LINE; LOCAL REARRANGEMENT; MD SIMULATION; METHOXY; MOLECULAR DYNAMICS SIMULATIONS; ON TIME; OXYANIONS; POTENTIAL FORCE FIELDS; PROTONATED; PROTONATION STATE; RAPID TRANSITIONS; RIBOZYMES; RNA STRUCTURES; SELF-CLEAVAGE; SOLVENT MOLECULAR; STRUCTURAL DATA; STRUCTURAL IMPACT; X RAY CRYSTAL STRUCTURES;

HYDROGEN BONDS;

EID: 77952472539     PISSN: 15206106     EISSN: 15205207     Source Type: Journal    
DOI: 10.1021/jp1001258     Document Type: Article

References (72)

1. Buzayan, J. M.; Hampel, A.; Bruening, G. Nucleic Acids Res. 1986, 14, 9729
2. Buzayan, J. M.; Feldstein, P. A.; Segrelles, C.; Bruening, G. Nucleic Acids Res. 1988, 16, 4009
3. van Tol, H.; Buzayan, J. M.; Feldstein, P. A.; Eckstein, F.; Bruening, G. Nucleic Acids Res. 1990, 18, 1971
4. Walter, N. G.; Burke, J. M. Curr. Opin. Chem. Biol. 1998, 2, 24
5. Fedor, M. J. J. Mol. Biol. 2000, 297, 269
6. Fedor, M. J. Annu. Rev. Biophys. 2009, 38, 271
7. Murray, J. B.; Seyhan, A. A.; Walter, N. G.; Burke, J. M.; Scott, W. G. Chem. Biol. 1998, 5, 587
8. Rhodes, M. M.; Reblova, K.; Sponer, J.; Walter, N. G. Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 2006, 103, 13380
9. Krasovska, M. V.; Sefcikova, J.; Reblova, K.; Schneider, B.; Walter, N. G.; Sponer, J. Biophys. J. 2006, 91, 626
10. Krasovska, M. V.; Sefcikova, J.; Spackova, N.; Sponer, J.; Walter, N. G. J. Mol. Biol. 2005, 351, 731
11. Salter, J.; Krucinska, J.; Alam, S.; Grum-Tokars, V.; Wedekind, J. E. Biochemistry 2006, 45, 686
12. Park, H.; Lee, S. J. Chem. Theory Comput. 2006, 2, 858
13. Walter, N. G. Mol. Cell 2007, 28, 923
14. Cochrane, J. C.; Strobel, S. A. Acc. Chem. Res. 2008, 41, 1027
15. Pinard, R.; Hampel, K. J.; Heckman, J. E.; Lambert, D.; Chan, P. A.; Major, F.; Burke, J. M. EMBO J. 2001, 20, 6434
16. Kuzmin, Y. I.; Da Costa, C. P.; Fedor, M. J. J. Mol. Biol. 2004, 340, 233
17. Ditzler, M. A.; Rueda, D.; Mo, J. J.; Hakansson, K.; Walter, N. G. Nucleic Acids Res. 2008, 36, 7088
18. Rupert, P. B.; Ferre-DAmare, A. R. Nature 2001, 410, 780
19. Rupert, P. B.; Massey, A. P.; Sigurdsson, S. T.; Ferre-DAmare, A. R. Science 2002, 298, 1421
20. Liu, L.; Cottrell, J. W.; Scott, L. G.; Fedor, M. J. Nat. Chem. Biol. 2009, 5, 351
21. Bevilacqua, P. C.; Brown, T. S.; Nakano, S.; Yajima, R. Biopolymers 2004, 73, 90
22. Lebruska, L. L.; Kuzmine, I. I.; Fedor, M. J. Chem. Biol. 2002, 9, 465
23. Ditzler, M. A.; Sponer, J.; Walter, N. G. RNA 2009, 15, 560
24. Nam, K.; Gao, J. L.; York, D. M. RNA 2008, 14, 1501
25. Nam, K. H.; Gao, J. L.; York, D. M. J. Am. Chem. Soc. 2008, 130, 4680
26. Kuzmin, Y. I.; Da Costa, C. P.; Cottrell, J. W.; Fedor, M. J. J. Mol. Biol. 2005, 349, 989
27. Cottrell, J. W.; Kuzmin, Y. I.; Fedor, M. J. J. Biol. Chem. 2007, 282, 13498
28. Torelli, A. T.; Krucinska, J.; Wedekind, J. E. RNA 2007, 13, 1052
29. Macelrevey, C.; Salter, J. D.; Krucinska, J.; Wedekind, J. E. RNA 2008, 14, 1600
30. Torelli, A. T.; Spitale, R. C.; Krucinska, J.; Wedekind, J. E. Biochem. Biophys. Res. Commun. 2008, 371, 154
31. Spitale, R. C.; Volpini, R.; Heller, M. G.; Krucinska, J.; Cristalli, G.; Wedekind, J. E. J. Am. Chem. Soc. 2009, 131, 6093
32. Guo, M.; Spitale, R. C.; Volpini, R.; Krucinska, J.; Cristalli, G.; Carey, P. R.; Wedekind, J. E. J. Am. Chem. Soc. 2009, 131, 12908
33. Case, D. A.; Darden, T. A.; Cheatham, T. E.; 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. University of California: San Francisco, 2006.
34. Wang, J. M.; Cieplak, P.; Kollman, P. A. J. Comput. Chem. 2000, 21, 1049
35. Perez, A.; Marchan, I.; Svozil, D.; Sponer, J.; Cheatham, T. E.; Laughton, C. A.; Orozco, M. Biophys. J. 2007, 92, 3817
36. Joung, I. S.; Cheatham, T. E. J. Phys. Chem. B 2008, 112, 9020
37. 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
38. Cornell, W. D.; Cieplak, P.; Bayly, C. I.; Kollman, P. A. J. Am. Chem. Soc. 1993, 115, 9620
39. 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, J.; 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; Gaussian, Inc.: Pittsburgh, 2003.
40. Ditzler, M. A.; Otyepka, M.; Sponer, J.; Walter, N. G. Acc. Chem. Res. 2010, 43, 40
41. Zirbel, C. L.; Sponer, J. E.; Sponer, J.; Stombaugh, J.; Leontis, N. B. Nucleic Acids Res. 2009, 37, 4898
42. Perez, A.; Lankas, F.; Luque, F. J.; Orozco, M. Nucleic Acids Res. 2008, 36, 2379
43. Perez, A.; Luque, F. J.; Orozco, M. J. Am. Chem. Soc. 2007, 129, 14739
44. McDowell, S. E.; Spackova, N.; Sponer, J.; Walter, N. G. Biopolymers 2007, 85, 169
45. Sponer, J.; Spackova, N. Methods 2007, 43, 278
46. Spackova, N.; Sponer, J. Nucleic Acids Res. 2006, 34, 697
47. Reblova, K.; Lankas, F.; Razga, F.; Krasovska, M. V.; Koca, J.; Sponer, J. Biopolymers 2006, 82, 504
48. Besseova, I.; Otyepka, M.; Reblova, K.; Sponer, J. Phys. Chem. Chem. Phys. 2009, 11, 10701
49. Fadrna, E.; Spackova, N.; Stefl, R.; Koca, J.; Cheatham, T. E.; Sponer, J. Biophys. J. 2004, 87, 227
50. Banas, P.; Jurecka, P.; Walter, N. G.; Sponer, J.; Otyepka, M. Methods 2009, 49, 202
51. Fadrna, E.; Spackova, N.; Sarzynska, J.; Koca, J.; Orozco, M.; Cheatham, T. E.; Kulinski, T.; Sponer, J. J. Chem. Theory Comput. 2009, 5, 2514
52. Reblova, K.; Fadrna, E.; Sarzynska, J.; Kulinski, T.; Kulhanek, P.; Ennifar, E.; Koca, J.; Sponer, J. Biophys. J. 2007, 93, 3932
53. Banas, P.; Rulisek, L.; Hanosova, V.; Svozil, D.; Walter, N. G.; Sponer, J.; Otyepka, M. J. Phys. Chem. B 2008, 112, 11177
54. Ryder, S. P.; Strobel, S. A. Nucleic Acids Res. 2002, 30, 1287
55. Alam, S.; Grum-Tokars, V.; Krucinska, J.; Kundracik, M. L.; Wedekind, J. E. Biochemistry 2005, 44, 14396
56. Cai, Z. P.; Tinoco, I. Biochemistry 1996, 35, 6026
57. Butcher, S. E.; Allain, F. H. T.; Feigon, J. Nat. Struct. Biol. 1999, 6, 212
58. Hampel, K. J.; Burke, J. M. Biochemistry 2001, 40, 3723
59. Buck, J.; Li, Y. L.; Richter, C.; Vergne, J.; Maurel, M. C.; Schwalbe, H. ChemBioChem 2009, 10, 2100
60. Auffinger, P.; Hashem, Y. Curr. Opin. Struct. Biol. 2007, 17, 325
61. Orozco, M.; Noy, A.; Perez, A. Curr. Opin. Struct. Biol. 2008, 18, 185
62. Cheatham, T. E. Curr. Opin. Struct. Biol. 2004, 14, 360
63. Mackerell, A. D. J. Comput. Chem. 2004, 25, 1584
64. Hall, K. B. Curr. Opin. Chem. Biol. 2008, 12, 612
65. Chen, A. A.; Draper, D. E.; Pappu, R. V. J. Mol. Biol. 2009, 390, 805
66. Huang, W.; Kim, J.; Jha, S.; Aboul-Ela, F. Nucleic Acids Res. 2009, 37, 6528
67. Romanowska, J.; Setny, P.; Trylska, J. J. Phys. Chem. B 2008, 112, 15227
68. Chin, K.; Sharp, K. A.; Honig, B.; Pyle, A. M. Nat. Struct. Biol. 1999, 6, 1055
69. Tang, C. L.; Alexov, E.; Pyle, A. M.; Honig, B. Biophys. J. 2002, 82, 131a
70. Tang, C. L.; Alexov, E.; Pyle, A. M.; Honig, B. J. Mol. Biol. 2007, 366, 1475
71. Ode, H.; Matsuo, Y.; Neya, S.; Hoshino, T. J. Comput. Chem. 2008, 29, 2531
72. Leontis, N. B.; Westhof, E. RNA 2001, 7, 499