Brownian dynamics study of the association between the 70S ribosome and elongation factor G

Biopolymers

Volumn 95, Issue 9, 2011, Pages 616-627

  Długosz, MacIej ^a   Huber, Gary A ^b   McCammon, J Andrew ^b   Trylska, Joanna ^a  

^a UNIVERSITY OF WARSAW   (Poland)

^b UNIVERSITY OF CALIFORNIA   (United States)

Author keywords

70S ribosome; Brownian dynamics; translation

Indexed keywords

70S RIBOSOME; ASSOCIATION RATE CONSTANTS; BIMOLECULAR ASSOCIATION; BROWNIAN DYNAMICS; ELONGATION FACTOR; FUNCTIONAL SITES; KEY FACTORS; KINETIC EXPERIMENT; MESSENGER RNA; PROTEIN FACTORS; PROTEIN SYNTHESIS; RIBOSOMAL SUBUNITS;

BINDING SITES; BIOSYNTHESIS; IONIC STRENGTH; MACROMOLECULES; PROTEINS; RATE CONSTANTS; RNA;

BROWNIAN MOVEMENT;

ELONGATION FACTOR G;

ARTICLE; BINDING SITE; BROWNIAN DYNAMICS; IONIC STRENGTH; MOLECULAR DYNAMICS; RIBOSOME;

BINDING SITES; CODON; COMPUTER SIMULATION; ESCHERICHIA COLI; IONS; KINETICS; MODELS, STATISTICAL; MOLECULAR CONFORMATION; MOLECULAR DYNAMICS SIMULATION; PEPTIDE ELONGATION FACTOR G; RIBOSOMES; RNA, MESSENGER; RNA, TRANSFER; STATIC ELECTRICITY; THERMUS THERMOPHILUS;

BACTERIA (MICROORGANISMS);

EID: 79959739187     PISSN: 00063525     EISSN: 10970282     Source Type: Journal    
DOI: 10.1002/bip.21619     Document Type: Article

References (105)

1. Rodnina, M. V.; Savelsbergh, A.; Katunin, V. I.; Wintermeyer, W., Nature 1997, 385, 37-41.
2. Schuwirth, B. S.; Borovinskaya, M. A.; Hau, C. W.; Zhang, W.; Vila-Sanjurjo, A.; Holton, J. M.; Cate, J. H., Science 2005, 310, 827-834.
3. Korostelev, A.; Trakhanov, S.; Laurberg, M.; Noller, H. F., Cell 2006, 126, 1065-1077.
4. Zhang, W.; Dunkle, J. A.; Cate, J. H. D., Science 2009, 325, 1014-1017.
5. Gao, Y. G.; Selmer, M.; Dunham, C. M.; Weixlbaumer, A.; Kelley, A. C.; Ramakrishnan, V., Science 2009, 326, 694-699.
6. Agrawal, R. K.; Heagle, A. B.; Penczek, P.; Grassucci, R. A.; Frank, J., Nat Struct Biol 1999, 6, 643-647.
7. Frank, J.; Agrawal, R. K., Nature 2000, 406, 318-322.
8. Stark, H.; Rodnina, M. V.; Wieden, H. J.; van Heel, M.; Wintermeyer, W., Proc Natl Acad Sci USA 1998, 95, 7237-7239.
9. Frank, J., Biopolymers 2003, 68, 223-233.
10. Wang, Y.; Qin, H.; Kudaravalli, R. D.; Kirillov, S. V.; Dempsey, G. T.; Pan, D.; Cooperman, B. S.; Goldman, Y. E., Biochemistry 2007, 46, 10767-10775.
11. Munro, J. B.; Altman, R. B.; O'Connor, N.; Blanchard, S. C., Mol Cell 2007, 25, 505-517.
12. Munro, J. B.; Vaiana, A.; Sanbonmatsu, K. Y.; Blanchard, S. C., Biopolymers 2008, 89, 565-577.
13. Cornish, P. V.; Ermolenko, D. N.; Noller, H. F.; Ha, T., Mol Cell 2008, 30, 578-588.
14. Blanchard, S. C., Curr Opin Struct Biol 2009, 19, 103-109.
15. Tama, F.; Valle, M.; Frank, J.; Brooks, C. L., III,. Proc Natl Acad Sci USA 2003, 100, 9319-9323.
16. Wang, Y.; Rader, A. J.; Bahar, I.; Jernigan, R. L., J Struct Biol 2004, 147, 302-314.
17. Trylska, J.; Tozzini, V.; McCammon, J. A., Biophys J 2005, 89, 1455-1463.
18. Sanbonmatsu, K. Y.; Joseph, S.; Tung, C. S., Proc Natl Acad Sci USA 2005, 44, 15854-15859.
19. Kurkcuoglu, O.; Doruker, P.; Sen, T. Z.; Kloczkowski, A.; Jernigan, R. L., Phys Biol 2008, 5, 046005.
20. Korostelev, A.; Ermolenko, D. N.; Noller, H. F., Curr Opin Chem Biol 2008, 12, 674-683.
21. Trylska, J., Q Rev Biophys 2009, 42, 301-316.
22. Agirrezabala, X.; Frank, J., Q Rev Biophys 2009, 42, 159-200.
23. Spirin, A. S., J Biol Chem 2009, 284, 21103-21119.
24. Munro, J. B.; Sanbonmatsu, K. Y.; Spahn, C. M. T.; Blanchard, S. C., Trends Biochem Sci 2009, 34, 390-400.
25. Shoji, S.; Walker, S. E.; Fredrick, K., ACS Chem Biol 2009, 4, 93-107.
26. Schmeing, T. M.; Ramakrishnan, V., Nature 2009, 461, 1234-1242.
27. Trylska, J., J Phys Condens Matter 2010, 22, 453101.
28. Dunkle, J. A.; Cate, J. H. D., Annu Rev Biophys 2010, 39, 227-244.
29. Laurberg, M.; Kristensen, O.; Martemyanov, K.; Gudkov, A. T.; Nagaev, I.; Hughes, D.; Liljas, A., J Mol Biol 2000, 303, 593-603.
30. Liang, H.; Landweber, L., RNA 2005, 11, 1167-1172.
31. Nakamura, Y., J Mol Evol 2001, 53, 282-289.
32. Liljas, A., Curr Biol 1996, 6, 247-249.
33. Nissen, P.; Kjeldgaard, M.; Thirup, S.; Polekhina, G.; Reshetnikova, L.; Clark, B. L.; Nyborg, J., Science 1995, 270, 1464-1472.
34. Czworkowski, J.; Wang, J.; Steitz, T. A.; Moore, P. B., EMBO J 1994, 13, 3661-3668.
35. Ãvarsson, A.; Brazhnikov, E.; Garber, M.; Zheltonosova, J.; Chirgadze, Y.; al Karadaghi, S.; Svensson, L. A.; Liljas, A., EMBO J 1994, 13, 3669-3677.
36. Trylska, J.; Konecny, R.; Tama, F.; Brooks, C. L., III; McCammon, J. A., Biopolymers 2004, 74, 423-431.
37. Hansson, S.; Singh, R.; Gudkov, A. T.; Liljas, A.; Logan, D. T., FEBS Lett 2005, 579, 4492-4497.
38. Johanson, U.; Ãvarsson, A.; Liljas, A.; Hughes, D., J Biol Chem 1996, 258, 420-432.
39. Kulczycka, K.; Długosz, M.; Trylska, J., Eur Biophys J 2011, 40, 289-303.
40. Wriggers, W.; Agrawal, R. K.; Drew, D. L.; McCammon, J. A.; Frank, J., Biophys J 2000, 79, 1670-1678.
41. Connell, S. R.; Takemoto, C.; Wilson, D. N.; Wang, H.; Murayama, K.; Terada, T.; Shirouzu, M.; Rost, M.; Schuler, M.; Giesebrecht, J.; Dabrowski, M.; Mielke, T.; Fucini, P.; Yokoyama, S.; Spahn, C. M. T., Mol Cell 2007, 25, 751-764.
42. Munro, J. B.; Altman, R. B.; Tung, Ch. S.; Sanbonmatsu, K. Y.; Blanchard, S. C., EMBO J 2010, 29, 770-781.
43. Berg, O. G.; von Hippel, P. H., Annu Rev Biophys Biophys Chem 1985, 14, 131-160.
44. Schreiber, G., Curr Opin Struct Biol 2002, 12, 41-47.
45. Schreiber, G.; Fersht, A. R., Nat Struct Biol 1996, 3, 427-431.
46. Schreiber, G.; Shaul, Y.; Gottschalk, K. E., Methods Mol Biol 2006, 340, 235-249.
47. Ermak, D. A.; McCammon, J. A., J Chem Phys 1978, 69, 1352-1361.
48. Gabdoulline, R. R.; Wade, R. C., Methods 1998, 3, 329-341.
49. Beard, D. A.; Schlick, T., J Chem Phys 2000, 112, 7313-7323.
50. Gilson, M. K.; Honig, B., Proteins Struct Funct Genet 1988, 4, 7-18.
51. Northrup, S. H.; Allison, S. A.; McCammon, J. A., J Chem Phys 1984, 80, 1517-1525.
52. Luty, B.; McCammon, J. A.; Zhou, H., J Chem Phys 1992, 97, 5682-5686.
53. Spaar, A.; Dammer, C.; Gabdoulline, R. R.; Wade, R. C.; Helms, V., Biophys J 2006, 90, 1913-1924.
54. Wang, T.; Tomic, S.; Gabdoulline, R. R.; Wade, R. C., Biophys J 2004, 87, 1618-1630.
55. Tan, R. C.; Truong, T. N.; McCammon, J. A.; Sussman, J. L., Biochemistry 1993, 32, 401-403.
56. Das, A.; Jayaram, B., J Mol Liquids 1998, 77, 157-163.
57. Długosz, M.; Antosiewicz, J. M.; Trylska, J., J Chem Theory Comput 2008, 4, 549-559.
58. Długosz, M.; Trylska, J., J Phys Chem B 2009, 113, 7322-7330.
59. Tama, F.; Miyashita, O.; Brooks, C. L. III,. J Struct Biol 2004, 147, 315-326.
60. Munro, J. B.; Altman, R. B.; Tung, C. S.; Cate, J. H.; Sanbonmatsu, K. Y.; Blanchard, S. C., Proc Natl Acad Sci USA 2010, 107, 709-714.
61. Munro, J. B.; Wasserman, M. R.; Altman, R. B.; Wang, L.; Blanchard, S. C., Nat Struct Mol Biol 2010, 17, 793-800.
62. Julian, P.; Konevega, A. L.; Scheres, S. H.; Lazaro, M.; Gil, D.; Wintermeyer, W.; Rodnina, M. V.; Valle, M., Proc Natl Acad Sci USA 2008, 105, 16924-16927.
63. Valle, M.; Zavialov, A. V.; Sengupta, J.; Rawat, U.; Ehrenberg, M.; Frank, J., Cell 2003, 114, 123-134.
64. Stark, H.; Rodnina, M. V.; Wieden, H. J.; van Heel, M.; Wintermeyer, W., Cell 2000, 100, 301-319.
65. Agirrezabala, X.; Lei, J.; Brunelle, J. L.; Ortiz-Meoz, R. F.; Green, R.; Frank, J., Mol Cell 2008, 32, 190-197.
66. Horan, L. H.; Noller, H. F., Proc Natl Acad Sci USA 2007, 104, 4881-4885.
67. Diaconu, M.; Kothe, U.; Schlunzen, F.; Fischer, F.; Harms, J. M.; Tonevitsky, A. G.; Stark, H.; Rodnina, M. V.; Wahl, M. C., Cell 2005, 121, 991-1004.
68. Gao, H.; Sengupta, J.; Valle, M.; Korostelev, A.; Eswar, N.; Stagg, S. M.; Van Roey, P.; Agrawal, R. K.; Harvey, S. C.; Sali, A.; Chapman, M. S.; Frank, J., Cell 2003, 113, 789-801.
69. Gabdoulline, R. R.; Wade, R. C., J Phys Chem 1996, 100, 3868-3878.
70. Gabdoulline, R. R.; Wade, R. C., J Am Chem Soc 2009, 131, 9230-9238.
71. Draper, D. E.; Grilley, D.; Soto, A. M., Annu Rev Biophys Biomol Struct 2005, 34, 221-243.
72. Pyle, M., J Biol Inorg Chem 2002, 7, 679-690.
73. DeRose, V. J., Curr Opin Struct Biol 2003, 13, 317-324.
74. Draper, D. E., RNA 2004, 10, 335-343.
75. Misra, V. K.; Draper, D. E., Biopolymers 1998, 48, 113-135.
76. Borukhov, I.; Andelman, D., Phys Rev Lett 1997, 79, 435-438.
77. Nishio, T.; Minakata, A., J Phys Chem B 2003, 107, 8140-8145.
78. Bert, M. L.; Zimm, B. H., Biopolymers 1984, 23, 271-285.
79. Lamm, G.; Wong, L.; Pack, G. R., Biopolymers 1994, 34, 227-237.
80. Grochowski, P.; Trylska, J., Biopolymers 2008, 93, 93-113.
81. Chu, V. B.; Lipfert, J.; Herschlag, D.; Doniach, S., Biophys J 2007, 93, 3202-3209.
82. Hermann, T.; Westhof, E., Structure 1998, 6, 1303-1314.
83. Kirmizialtin, S.; Elber, R., J Phys Chem B 2010, 114, 8207-8220.
84. Frank, J.; Gonzalez, R. L., Jr., Annu Rev Biochem 2010, 79, 381-412.
85. Huber, G. A.; McCammon, J. A., Comput Phys Commun 2010, 181, 1896-1905.
86. Allison, S., Macromolecules 1991, 24, 530-536.
87. Fernandes, M.; de la Torre, J. G., Biophys J 2002, 83, 3039-3048.
88. Borovinskaya, M. A.; Shoji, S.; Fredrick, K.; Cate, J. H. D., RNA 2008, 14, 1590-1599.
89. Yusupov, M. M.; Yusupova, G. Z.; Baucom, A.; Lieberman, K.; Earnest, T. N.; Cate, J. H. D.; Noller, H. F., Science 2001, 292, 883-896.
90. Case, D. A.; Cheatham, T. E III; Darden, T.; Gohlke, H.; Luo, R.; Merz, K. R., Jr.; Onufriev, A.; Simmerling, C.; Wang, B.; Woods, R., J Comput Chem 2005, 26, 1668-1688.
91. Cornell, W. D.; Cieplak, P.; Bayly, C. I.; Gould, I. R.; Merz, K. R., Jr.; Ferguson, D. M.; Spellmeyer, D. C.; Fox, T.; Caldwell, J. W.; Kollman, P. A., J Am Chem Soc 1995, 117, 5179-5197.
92. Vijayakumar, M.; Wong, K. Y.; Schreiber, G.; Fersht, A.; Szabo, A.; Zhou, H. X., J Mol Biol 1998, 278, 1015-1024.
93. Harel, M.; Spaar, A.; Schreiber, G., Biophys J 2009, 96, 4237-4248.
94. Spaar, A.; Helms, V., J Non-Crystalline Solids 2006, 352, 4437-4444.
95. Gabdoulline, R. R.; Wade, R. C., Curr Opin Struct Biol 2002, 12, 204-213.
96. Fischer, N.; Konevega, A. L.; Wintermeyer, W.; Rodnina, M. V.; Stark, H., Nature 2010, 466, 329-333.
97. Ratje, A. H.; Loerke, J.; Mikolajka, A.; Bruenner, M.; Hildebrand, P. W.; Starosta, A. L.; Doenhoefer, A.; Connell, S. R.; Fucini, P.; Mielke, T.; Whitford, P. C.; Onuchic, J.; Yu, Y.; Sanbonmatsu, K. Y.; Hartmann, R. K.; Penczek, P. A.; Wilson, D. N.; Spahn, C. M. T., Nature 2010, 468, 713-716.
98. Aitken, C. E.; Puglisi, J. D., Nat Struct Mol Biol 2010, 17, 1470-1477.
99. Connell, S. R.; Takemoto, C.; Wilson, D. N.; Wang, H.; Murayama, K.; Terada, T.; Shirouzu, M.; Rost, M.; Schuler, M.; Giesebrecht, J.; Dabrowski, M.; Mielke, T.; Fucini, P.; Yokoyama, S. S.; Spahn, C. M., Mol Cell 2007, 25, 751-764.
100. Hawkins, G. D.; Kramer, C. J.; Truhlar, D. G., J Phys Chem 1996, 100, 19824-19839.
101. Pettersen, E. F.; Goddard, T. D.; Huang, C. C.; Couch, G. S.; Greenblatt, D. M.; Meng, E. C.; Ferrin, T. E., J Comput Chem 2004, 25, 1605-1612.
102. Humphrey, W.; Dalke, A.; Schulten, K., J Mol Graphics 1996, 14, 33-38.
103. Baker, N. A.; Sept, J. D.; Joseph, S.; Holst, M. J.; McCammon, J. A., Proc Natl Acad Sci USA 2001, 98, 10037-10041.
104. Bell, G. M.; Levine, S.; McCartney, L. N., J Colloid Interface Sci 1970, 33, 335-359.
105. Beard, D. A.; Schlick, T., Biopolymers 2001, 58, 106-115.