Benchmarking AMBER force fields for RNA: Comparisons to NMR spectra for single-stranded r(GACC) are improved by revised Χ torsions

Journal of Physical Chemistry B

Volumn 115, Issue 29, 2011, Pages 9261-9270

  Yildirim, Ilyas ^a,b   Stern, Harry A ^b   Tubbs, Jason D ^a,b   Kennedy, Scott D ^b,c   Turner, Douglas H ^a,b  

^a UNIVERSITY OF ROCHESTER   (United States)

^b UNIVERSITY OF ROCHESTER MEDICAL CENTER   (United States)

^c UNIVERSITY OF ROCHESTER SCHOOL OF MEDICINE AND DENTISTRY   (United States)

Author keywords

[No Author keywords available]

Indexed keywords

CONFORMATIONS; MOLECULAR DYNAMICS; NUCLEAR MAGNETIC RESONANCE SPECTROSCOPY; THERMODYNAMICS; TORSIONAL STRESS;

AMBER FORCE-FIELD; CONFORMATIONAL ENSEMBLE; CONFORMATIONAL PREFERENCES; EXPLICIT SOLVENTS; FORCE FIELDS; MD SIMULATION; MOLECULAR DYNAMICS SIMULATIONS; MULTIPLE TRANSFORMATION; NMR DATA; NMR SPECTRUM; RANDOM-COIL STRUCTURES; UNPAIRED REGION;

RNA;

EID: 79960650298     PISSN: 15206106     EISSN: 15205207     Source Type: Journal    
DOI: 10.1021/jp2016006     Document Type: Article

References (74)

1. Atkins, J. F.; Gesteland, R. F.; Cech, T. R. RNA Worlds: From Life's Origins to Diversity in Gene Regulation; Cold Spring Harbor Laboratory Press: Cold Spring Harbor, NY, 2010.
2. Guerrier-Takada, C.; Gardiner, K.; Marsh, T.; Pace, N.; Altman, S. Cell 1983, 35, 849
3. Kruger, K.; Grabowski, P. J.; Zaug, A. J.; Sands, J.; Gottschling, D. E.; Cech, T. R. Cell 1982, 31, 147
4. Lee, R. C.; Feinbaum, R. L.; Ambros, V. Cell 1993, 75, 843
5. Ruvkun, G. Science 2001, 294, 797
6. Wang, G. H.; Zoulim, F.; Leber, E. H.; Kitson, J.; Seeger, C. J. Virol. 1994, 68, 8437
7. Watts, J. M.; Dang, K. K.; Gorelick, R. J.; Leonard, C. W.; Bess, J. W.; Swanstrom, R.; Burch, C. L.; Weeks, K. M. Nature 2009, 460, 711
8. Malhotra, A.; Harvey, S. C. J. Mol. Biol. 1994, 240, 308
9. 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
10. Brooks, B. R.; Bruccoleri, R. E.; Olafson, B. D.; States, D. J.; Swaminathan, S.; Karplus, M. J. Comput. Chem. 1983, 4, 187
11. MacKerell, J. A. D.; Brooks, B.; Brooks, C. L., III; Nilsson, L.; Roux, B.; Won, Y.; Karplus, M. CHARMM: The Energy Function and Its Parametrization with an Overview of the Program. In The Encyclopedia of Computational Chemistry; Schleyer, P. v. R.; Allinger, N. L.; Clark, T.; Gasteiger, J.; Kollman, P. A.; Schaefer, I. H. F.; Schreiner, P. R., Eds.; John Wiley & Sons: Chichester, U.K., 1998; Vol. 1, p 271.
12. Scott, W. R. P.; Hunenberger, P. H.; Tironi, I. G.; Mark, A. E.; Billeter, S. R.; Fennen, J.; Torda, A. E.; Huber, T.; Kruger, P.; van Gunsteren, W. F. J. Phys. Chem. A 1999, 103, 3596
13. Berendsen, H. J. C.; van Gunsteren, W. F., GROMOS Reference Manual; University of Groningen: Groningen, Germany, 1987.
14. van Gunsteren, W. F.; Billeter, S. R.; Eising, A. A.; Hünenberger, P. H.; Krüger, P.; Mark, A. E.; Scott, W. R. P.; Tironi, I. G. Biomolecular Simulation: The GROMOS96 Manual and User Guide. Verlag der Fachvereine: Zürich, 1996.
15. Hobza, P.; Sponer, J. J. Am. Chem. Soc. 2002, 124, 11802
16. Kratochvil, M.; Sponer, J.; Hobza, P. J. Am. Chem. Soc. 2000, 122, 3495
17. Bash, P. A.; Field, M. J.; Karplus, M. J. Am. Chem. Soc. 1987, 109, 8092
18. Eichinger, M.; Tavan, P.; Hutter, J.; Parrinello, M. J. Chem. Phys. 1999, 110, 10452
19. Freindorf, M.; Gao, J. L. J. Comput. Chem. 1996, 17, 386
20. Gao, J. L.; Xia, X. F. Science 1992, 258, 631
21. Murphy, R. B.; Philipp, D. M.; Friesner, R. A. J. Comput. Chem. 2000, 21, 1442
22. Stanton, R. V.; Hartsough, D. S.; Merz, K. M. J. Phys. Chem. 1993, 97, 11868
23. Tunon, I.; MartinsCosta, M. T. C.; Millot, C.; Ruiz Lopez, M. F.; Rivail, J. L. J. Comput. Chem. 1996, 17, 19
24. Warshel, A.; Levitt, M. J. Mol. Biol. 1976, 103, 227
25. Duan, Y.; Kollman, P. A. Science 1998, 282, 740
26. Zagrovic, B.; Pande, V. J. Comput. Chem. 2003, 24, 1432
27. Klepeis, J. L.; Lindorff-Larsen, K.; Dror, R. O.; Shaw, D. E. Curr. Opin. Struct. Biol. 2009, 19, 120
28. Maragakis, P.; Lindorff-Larsen, K.; Eastwood, M. P.; Dror, R. O.; Klepeis, J. L.; Arkin, I. T.; Jensen, M. O.; Xu, H. F.; Trbovic, N.; Friesner, R. A.; Palmer, A. G.; Shaw, D. E. J. Phys. Chem. B 2008, 112, 6155
29. Shaw, D. E.; Deneroff, M. M.; Dror, R. O.; Kuskin, J. S.; Larson, R. H.; Salmon, J. K.; Young, C.; Batson, B.; Bowers, K. J.; Chao, J. C.; Eastwood, M. P.; Gagliardo, J.; Grossman, J. P.; Ho, C. R.; Ierardi, D. J.; Kolossvary, I.; Klepeis, J. L.; Layman, T.; McLeavey, C.; Moraes, M. A.; Mueller, R.; Priest, E. C.; Shan, Y. B.; Spengler, J.; Theobald, M.; Towles, B.; Wang, S. C. Commun. ACM 2008, 51, 91
30. Vokacova, Z.; Budesinsky, M.; Rosenberg, I.; Schneider, B.; Sponer, J.; Sychrovsky, V. J. Phys. Chem. B. 2009, 113, 1182
31. Giudice, E.; Lavery, R. Acc. Chem. Res. 2002, 35, 350
32. Orozco, M.; Perez, A.; Noy, A.; Luque, F. J. Chem. Soc. Rev. 2003, 32, 350
33. Perez, A.; Blas, J. R.; Rueda, M.; Lopez-Bes, J. M.; de la Cruz, X.; Orozco, M. J. Chem. Theory Comput. 2005, 1, 790
34. Beveridge, D. L.; McConnell, K. J. Curr. Opin. Struct. Biol. 2000, 10, 182
35. Cheatham, T. E. Curr. Opin. Struct. Biol. 2004, 14, 360
36. Fadrna, E.; Spackova, N.; Sarzynska, J.; Koca, J.; Orozco, M.; Cheatham, T. E.; Kulinski, T.; Sponer, J. J. Chem. Theory Comput. 2009, 5, 2514
37. Yildirim, I.; Stern, H. A.; Sponer, J.; Spackova, N.; Turner, D. H. J. Chem. Theory Comput. 2009, 5, 2088
38. Yildirim, I.; Turner, D. H. Biochemistry 2005, 44, 13225
39. Hobza, P.; Sponer, J. Chem. Rev. 1999, 99, 3247
40. Sponer, J.; Leszczynski, J.; Hobza, P. J. Phys. Chem. 1996, 100, 5590
41. Sponer, J.; Leszczynski, J.; Hobza, P. Biopolymers 2001, 61, 3
42. Sponer, J.; Sponer, J. E.; Petrov, A. I.; Leontis, N. B. J. Phys. Chem. B 2010, 114, 15723
43. Ode, H.; Matsuo, Y.; Neya, S.; Hoshino, T. J. Comput. Chem. 2008, 29, 2531
44. Yildirim, I.; Stern, H. A.; Kennedy, S. D.; Tubbs, J. D.; Turner, D. H. J. Chem. Theory Comput. 2010, 6, 1520
45. Banas, P.; Hollas, D.; Zgarbova, M.; Jurecka, P.; Orozco, M.; Cheatham, T. E.; Sponer, J.; Otyepka, M. J. Chem. Theory Comput. 2010, 6, 3836
46. Perez, A.; Marchan, I.; Svozil, D.; Sponer, J.; Cheatham, T. E.; Laughton, C. A.; Orozco, M. Biophys. J. 2007, 92, 3817
47. Altona, C.; Sundaralingam, M. J. Am. Chem. Soc. 1973, 95, 2333
48. Varani, G.; Tinoco, I. Q. Rev. Biophys. 1991, 24, 479
49. Varani, G.; Aboulela, F.; Allain, F. H. T. Prog. Nucl. Magn. Reson. Spectrosc. 1996, 29, 51
50. Doornbos, J.; Wreesmann, C. T. J.; Boom, J. H.; Altona, C. Eur. J. Biochem. 1983, 131, 571
51. Isaksson, J.; Acharya, S.; Barman, J.; Cheruku, P.; Chattopadhyaya, J. Biochemistry 2004, 43, 15996
52. Kierzek, E.; Pasternak, A.; Pasternak, K.; Gdaniec, Z.; Yildirim, I.; Turner, D. H.; Kierzek, R. Biochemistry 2009, 48, 4377
53. Dewey, T. G.; Turner, D. H. Biochemistry 1979, 18, 5757
54. Freier, S. M.; Hill, K. O.; Dewey, T. G.; Marky, L. A.; Breslauer, K. J.; Turner, D. H. Biochemistry 1981, 20, 1419
55. Porschke, D. Eur. J. Biochem. 1973, 39, 117
56. Porschke, D. Biopolymers 1978, 17, 315
57. Slichter, C. P. Principles of Magnetic Resonance, 3 rd ed.; Springer: New York, 1996.
58. Case, D. A.; Darden, T. A.; Cheatham, T. E. I.; 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. AMBER 9; University of California, San Francisco: San Francisco, CA, 2006.
59. Hawkins, G. D.; Cramer, C. J.; Truhlar, D. G. Chem. Phys. Lett. 1995, 246, 122
60. Hawkins, G. D.; Cramer, C. J.; Truhlar, D. G. J. Phys. Chem. 1996, 100, 19824
61. Tsui, V.; Case, D. A. Biopolymers 2000, 56, 275
62. Berendsen, H. J. C.; Postma, J. P. M.; van Gunsteren, W. F.; Dinola, A.; Haak, J. R. J. Chem. Phys. 1984, 81, 3684
63. Jorgensen, W. L.; Chandrasekhar, J.; Madura, J. D.; Impey, R. W.; Klein, M. L. J. Chem. Phys. 1983, 79, 926
64. Aqvist, J. J. Phys. Chem. 1990, 94, 8021
65. Ryckaert, J. P.; Ciccotti, G.; Berendsen, H. J. C. J. Comput. Phys. 1977, 23, 327
66. Sagui, C.; Pedersen, L. G.; Darden, T. A. J. Chem. Phys. 2004, 120, 73
67. Toukmaji, A.; Sagui, C.; Board, J.; Darden, T. J. Chem. Phys. 2000, 113, 10913
68. Schneider, B.; Moravek, Z.; Berman, H. M. Nucleic Acids Res. 2004, 32, 1666
69. Richardson, J. S.; Schneider, B.; Murray, L. W.; Kapral, G. J.; Immormino, R. M.; Headd, J. J.; Richardson, D. C.; Ham, D.; Hershkovits, E.; Williams, L. D.; Keating, K. S.; Pyle, A. M.; Micallef, D.; Westbrook, J.; Berman, H. M. RNA 2008, 14, 465
70. Correll, C. C.; Beneken, J.; Plantinga, M. J.; Lubbers, M.; Chan, Y. L. Nucleic Acids Res. 2003, 31, 6806
71. Szewczak, A. A.; Moore, P. B. J. Mol. Biol. 1995, 247, 81
72. Bloomfield, V. A.; Crothers, D. M.; Tinoco, I., Jr. Nucleic Acids: Structures, Properties, and Functions; University Science Books: Sausalito, CA, 2000.
73. Altona, C.; Sundaralingam, M. J. Am. Chem. Soc. 1972, 94, 8205
74. Das, R.; Karanicolas, J.; Baker, D. Nat. Methods 2010, 7, 291