Free energy calculations on the two drug binding sites in the M2 proton channel

Journal of the American Chemical Society

Volumn 133, Issue 28, 2011, Pages 10817-10825

  Gu, Ruo Xu ^a   Liu, Limin Angela ^b   Wei, Dong Qing ^a   Du, Jian Guo ^c   Liu, Lei ^c   Liu, Hong ^c  

^a SHANGHAI JIAO TONG UNIVERSITY   (China)

^b Fred Hutchinson Cancer Research Center   (United States)

^c INSTITUTE OF GEOPHYSICS   (China)

Author keywords

[No Author keywords available]

Indexed keywords

BILAYER SYSTEMS; CHANNEL PORE; CHANNEL SURFACE; COMPUTATIONAL WORK; DRUG BINDING; DRUG MOLECULES; EXPERIMENTAL STUDIES; EXTERNAL SURFACES; FREE-ENERGY CALCULATIONS; HIGHER-ENERGY BARRIERS; IN-VIVO; INFLUENZA A; M2 CHANNEL; MOLECULAR DYNAMICS SIMULATIONS; POTENTIAL OF MEAN FORCE; PROTON CHANNELS; SURFACE BINDING; THEORETICAL FRAMEWORK; THERMODYNAMIC ENERGY; TRANS-MEMBRANE DOMAINS;

ACTIVATION ANALYSIS; BINDING ENERGY; FREE ENERGY; LIPID BILAYERS; MOLECULAR DYNAMICS; VIRUSES;

BINDING SITES;

PROTEIN M2; RIMANTADINE;

ARTICLE; BINDING AFFINITY; CALCULATION; CARBOXY TERMINAL SEQUENCE; DRUG BINDING SITE; DRUG PROTEIN BINDING; ENERGY; FORCE; LIPID BILAYER; MOLECULAR DYNAMICS; NUCLEAR MAGNETIC RESONANCE SPECTROSCOPY; PH; PROTEIN STRUCTURE; SURFACE PROPERTY; THERMODYNAMICS;

ANTIVIRAL AGENTS; BINDING SITES; DRUG RESISTANCE, VIRAL; INFLUENZA A VIRUS; MOLECULAR DYNAMICS SIMULATION; MUTATION; PROTEIN BINDING; PROTEIN CONFORMATION; THERMODYNAMICS; VIRAL MATRIX PROTEINS;

EID: 79960270020     PISSN: 00027863     EISSN: 15205126     Source Type: Journal    
DOI: 10.1021/ja1114198     Document Type: Article

References (69)

1. Wang, C.; Takeuchi, K.; Pinto, L. H.; Lamb, R. A. J. Virol. 1993, 67, 5585-5594
2. Holsinger, L. J.; Nichani, D.; Pinto, L. H.; Lamb, R. A. J. Virol. 1994, 68, 1551-1563
3. Pinto, L. H.; Dieckmann, G. R.; Gandhi, C. S.; Papworth, C. G.; Braman, J.; Shaughnessy, M. A.; Lear, J. D.; Lamb, R. A.; DeGrado, W. F. Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 1997, 94, 11301-11306
4. Smondyrev, A. M.; Voth, G. A. Biophys. J. 2002, 83, 1987-1996
5. Tang, Y.; Zaitseva, F.; Lamb, R. A.; Pinto, L. H. J. Biol. Chem. 2002, 277, 39880-39886
6. Wu, Y.; Voth, G. A. FEBS Lett. 2003, 552, 23-27
7. Kass, I.; Arkin, I. T. Structure 2005, 13, 1789-1798
8. Pinto, L. H.; Lamb, R. A. Photochem. Photobiol. Sci. 2006, 5, 629-632
9. Pinto, L. H.; Lamb, R. A. J. Biol. Chem. 2006, 281, 8997-9000
10. Chen, H.; Wu, Y.; Voth, G. A. Biophys. J. 2007, 93, 3470-3479
11. Luo, W.; Mani, R.; Hong, M. J. Phys. Chem. B 2007, 111, 10825-10832
12. Jing, X.; Ma, C.; Ohigashi, Y.; Oliveira, F. A.; Jardetzky, T. S.; Pinto, L. H.; Lamb, R. A. Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 2008, 105, 10967-10972
13. Stouffer, A. L.; Ma, C.; Cristian, L.; Ohigashi, Y.; Lamb, R. A.; Lear, J. D.; Pinto, L. H.; DeGrado, W. F. Structure 2008, 16, 1067-1076
14. Li, C.; Yi, M.; Hu, J.; Zhou, H. X.; Cross, T. A. Biophys. J. 2008, 94, 1295-1302
15. Yi, M.; Cross, T. A.; Zhou, H. X. J. Phys. Chem. B 2008, 112, 7977-7979
16. Balannik, V.; Wang, J.; Ohigashi, Y.; Jing, X.; Magavern, E.; Lamb, R. A.; DeGrado, W. F.; Pinto, L. H. Biochemistry 2009, 48, 11872-11882
17. Cady, S. D.; Mishanina, T. V.; Hong, M. J. Mol. Biol. 2009, 385, 1127-1141
18. Hong, M.; Mishanina, T. V.; Cady, S. D. J. Am. Chem. Soc. 2009, 131, 7806-7816
19. Ohigashi, Y.; Ma, C.; Jing, X.; Balannick, V.; Pinto, L. H.; Lamb, R. A. Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 2009, 106, 18775-18779
20. Balannik, V.; Carnevale, V.; Fiorin, G.; Levine, B. G.; Lamb, R. A.; Klein, M. L.; DeGrado, W. F.; Pinto, L. H. Biochemistry 2010, 49, 696-708
21. Intharathep, P.; Laohpongspaisan, C.; Rungrotmongkol, T.; Loisruangsin, A.; Malaisree, M.; Decha, P.; Aruksakunwong, O.; Chuenpennit, K.; Kaiyawet, N.; Sompornpisut, P.; Pianwanit, S.; Hannongbua, S. J. Mol. Graphics Modell. 2008, 27, 342-348
22. Laohpongspaisan, C.; Rungrotmongkol, T.; Intharathep, P.; Malaisree, M.; Decha, P.; Aruksakunwong, O.; Sompornpisut, P.; Hannongbua, S. J. Chem. Inf. Model. 2009, 49, 847-852
23. Carpenter, T.; Bond, P. J.; Khalid, S.; Sansom, M. S. P. Biophys. J. 2008, 95, 3790-3801
24. Aldrich, P. E.; Hermann, E. C.; Meier, W. E.; Paulshock, M.; Prichard, W. W.; Synder, J. A.; Watts, J. C. J. Med. Chem. 1971, 14, 535-543
25. Ziegler, T.; Hemphill, M. L.; Ziegler, M. L.; Perez-Oronoz, G.; Klimov, A. I.; Hampson, A. W.; Regnery, H. L.; Cox, N. J. J. Infect. Dis. 1999, 180, 935-939
26. Stouffer, A. L.; Acharya, R.; Salom, D.; Levine, A. S.; Di Costanzo, L.; Soto, C. S.; Tereshko, V.; Nanda, V.; Stayrook, S.; DeGrado, W. F. Nature 2008, 451, 596-599
27. Schnell, J. R.; Chou, J. J. Nature 2008, 451, 591-595
28. Pielak, R. M.; Schnell, J. R.; Chou, J. J. Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 2009, 106, 7379-7384
29. Chuang, G. Y.; Kozakov, D.; Brenke, R.; Beglov, D.; Guarnieri, F.; Vajda, S. Biophys. J. 2009, 97, 2846-2853
30. Rosenberg, M. R.; Casarotto, M. G. Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 2010, 107, 13866-13871
31. Khurana, E.; Peraro, M. D.; DeVane, R.; Vemparala, S.; DeGrado, W. F.; Klein, M. L. Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 2009, 106, 1069-1074
32. Khurana, E.; DeVane, R. H.; Peraro, M. D.; Klein, M. L. Biochim. Biophys. Acta 2011, 1808, 530-537
33. Cady, S. D.; Schmidt-Rohr, K.; Wang, J.; Soto, C. S.; DeGrado, W. F.; Hong, M. Nature 2010, 463, 689-692
34. Kozakov, D.; Chuang, G. Y.; Beglov, D.; Vajda, S. Trends Biochem. Sci. 2010, 35, 471-475
35. Morris, G. M.; Goodsell, D. S.; Halliday, R. S.; Huey, R.; Hart, W. E.; Belew, R. K.; Olson, A. J. J. Comput. Chem. 1998, 19, 1639-1662
36. Patra, M.; Karttunen, M.; Hyvonen, M. T.; Falck, E.; Vattulainen, I. J. Phys. Chem. B 2004, 108, 4485-4494
37. Patra, M.; Karttunen, M.; Hyvonen, M. T.; Falck, E.; Lindqvist, P.; Vattulainen, I. Biophys. J. 2003, 84, 3636-3645
38. Berendsen, H. J. C.; van der Spoel, D.; Van Drunen, R. Comput. Phys. Commun. 1995, 91, 43-56
39. Lindahl, E.; Hess, B.; van der Spoel, D. J. Mol. Model. 2001, 7, 306-317
40. Berger, O.; Edholm, O.; Jahnig, F. Biophys. J. 1997, 72, 2002-2013
41. Hess, B.; Bekker, H.; Berendsen, H. J. C.; Fraaije, J. G. E. M. J. Comput. Chem. 1997, 18, 1463-1472
42. Torrie, G. M.; Valleau, J. P. J. Comput. Phys. 1977, 23, 187-199
43. Beutler, T. C.; van Gunsteren, W. F. J. Chem. Phys. 1994, 100, 1492-1497
44. Kumar, S.; Rosenberg, J. M.; Bouzida, D.; Swendsen, R. H.; Kollman, P. A. J. Comput. Chem. 1992, 13, 1011-1021
45. Duong-Ly, K. C.; Nanda, V.; DeGrado, W. F.; Howard, K. P. Protein Sci. 2005, 14, 856-861
46. Kochendoerfer, G. G.; Salom, D.; Lear, J. D.; Wilk-Orescan, R.; Kent, S. B. H.; DeGrado, W. F. Biochemistry 1999, 38, 11905-11913
47. Nguyen, P. A.; Soto, C. S.; Polishchuk, A.; Caputo, G. A.; Tatko, C. D.; Ma, C.; Ohigashi, Y.; Pinto, L. H.; DeGrado, W. F.; Howard, K. P. Biochemistry 2008, 47, 9934-9936
48. Jorgensen, W. L.; Tirado-Rives, J. J. Am. Chem. Soc. 1988, 110, 1657-1666
49. Chakrabarti, N.; Neale, C.; Payandeh, J.; Pai, E. F.; Pomès, R. Biophys. J. 2010, 98, 784-792
50. Cuesta-Seijo, J. A.; Neale, C.; Khan, M. A.; Moktar, J.; Tran, C. D.; Bishop, R. E.; Pomès, R.; Privé, G. G. Structure 2010, 18, 1210-1219
51. Pielak, R. M.; Chou, J. J. Biochem. Biophys. Res. Commun. 2010, 401, 58-63
52. Sharma, M.; Yi, M.; Dong, H.; Qin, H.; Peterson, E.; Busath, D. D.; Zhou, H. X.; Cross, T. A. Science 2010, 330, 509-511
53. Smart, O. S.; Neduvelil, J. G.; Wang, X.; Wallace, B. A.; Sansom, M. S. P. J. Mol. Graphics 1996, 14, 354-360
54. Astrahan, P.; Kass, I.; Cooper, M. A.; Arkin, I. T. Proteins: Struct., Funct., Bioinf. 2004, 55, 251-257
55. Spector, R. J. Pharmacol. Exp. Ther. 1988, 244, 516-519
56. Chew, C. F.; Guy, A.; Biggin, P. C. Biophys. J. 2008, 95, 5627-5636
57. Schweighofer, K. J.; Pohorille, A. Biophys. J. 2000, 78, 150-163
58. Hu, J.; Asbury, T.; Achuthan, S.; Li, C.; Bertram, R.; Quine, J. R.; Fu, R.; Cross, T. A. Biophys. J. 2007, 92, 4335-4343
59. Gandhi, C. S.; Shuck, K.; Lear, J. D.; Dieckmann, G. R.; DeGrado, W. F.; Lamb, R. A.; Pinto, L. H. J. Biol. Chem. 1999, 274, 5474-5482
60. Hayden, F. G.; Minocha, A.; Spyker, D. A.; Hoffman, H. E. Antimicrob. Agents Chemother. 1985, 28, 216-221
61. Mould, J. A.; Li, H. C.; Dudlak, C. S.; Lear, J. D.; Pekosz, A.; Lamb, R. A.; Pinto, L. H. J. Biol. Chem. 2000, 275, 8592-8599
62. Manor, J.; Mukherjee, P.; Lin, Y. S.; Leonov, H.; Skinner, J. L.; Zanni, M. T.; Arkin, I. T. Structure 2009, 17, 247-254
63. Hu, F.; Luo, W.; Hong, M. Science 2010, 330, 505-508
64. Lear, J. D. FEBS Lett. 2003, 552, 17-22
65. Sakaguchi, T.; Tu, Q.; Pinto, L. H.; Lamb, R. A. Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 1997, 94, 5000-5005
66. Brewer, M. L.; Schmitt, U. W.; Voth, G. A. Biophys. J. 2001, 80, 1691-1702
67. Vijayvergiya, V.; Wilson, R.; Chorak, A.; Gao, P. F.; Cross, T. A.; Busath, D. D. Biophys. J. 2004, 87, 1697-1704
68. Sansom, M. S. P.; Kerr, I. D.; Smith, G. R.; Son, H. S. Virology 1997, 233, 163-173
69. Nishimura, K.; Kim, S.; Zhang, L.; Cross, T. A. Biochemistry 2002, 41, 13170-13177