Modeling the RNA 2′OH activation: Possible roles of metal ion and nucleobase as catalysts in self-cleaving ribozymes

Journal of Physical Chemistry B

Volumn 115, Issue 37, 2011, Pages 10943-10956

  Chval, Zdeněk ^a,b   Chvalová, Daniela ^a   Leclerc, Fabrice ^b  

^a UNIVERSITY OF SOUTH BOHEMIA   (Czech Republic)

^b Biopôle de l Université de Lorraine   (France)

Author keywords

[No Author keywords available]

Indexed keywords

CATALYSIS; CATALYSTS; ELECTROSTATICS; HYDRATION; METAL IONS; METALS; RNA;

COFACTORS; CONTINUUM SOLVATION MODELS; COORDINATION SHELLS; DIFFERENT MODES; ELECTROSTATIC REPULSION; ENERGY COST; GENERAL BASE; HYDROXIDE IONS; METAL COORDINATION; NEGATIVE CHARGE; NUCLEOBASES; OH GROUP; REALISTIC MODEL; RIBOZYMES; TAUTOMERIC FORMS;

SPHERES;

EID: 80052862265     PISSN: 15206106     EISSN: 15205207     Source Type: Journal    
DOI: 10.1021/jp200970d     Document Type: Review

References (67)

1. Gordon, P. M.; Fong, R.; Piccirilli, J. A. Chem. Biol. 2007, 14, 607-612
2. Fedor, M. J.; Williamson, J. R. Nat. Rev. Mol. Cell Biol. 2005, 6, 399-412
3. Bevilacqua, P. C.; Yajima, R. Curr. Opin. Chem. Biol. 2006, 10, 455-464
4. Stahley, M. R.; Strobel, S. A. Science 2005, 309, 1587-1590
5. Leclerc, F. Molecules 2010, 15, 5389-5407
6. Fedor, M. J. Annu. Rev. Biophys. 2009, 38, 271-299
7. Cochrane, J. C.; Strobel, S. A. Acc. Chem. Res. 2008, 41, 1027-1035
8. Murray, J. B.; Dunham, C. M.; Scott, W. G. J. Mol. Biol. 2002, 315, 121-130
9. Hampel, K. J.; Burke, J. M. Biochemistry 2003, 42, 4421-4429
10. Martick, M.; Lee, T. S.; York, D. M.; Scott, W. G. Chem. Biol. 2008, 15, 332-342
11. Torres, R. A.; Himo, F.; Bruice, T. C.; Noodleman, L.; Lovell, T. J. Am. Chem. Soc. 2003, 125, 9861-9867
12. Boero, M.; Terakura, K.; Tateno, M. J. Am. Chem. Soc. 2002, 124, 8949-8957
13. Boero, M.; Tateno, M.; Terakura, K.; Oshiyama, A. J. Chem. Theory Comput. 2005, 1, 925-934
14. Lopez, X.; Dejaegere, A.; Leclerc, F.; York, D. M.; Karplus, M. J. Phys. Chem. B 2006, 110, 11525-11539
15. Leclerc, F.; Karplus, M. J. Phys. Chem. B 2006, 110, 3395-3409
16. Nam, K.; Gao, J.; York, D. M. J. Am. Chem. Soc. 2008, 130, 4680-4691
17. Mlýnský, V.; Banáš, P.; Hollas, D.; Réblová, K.; Walter, N. G.; Šponer, J.; Otyepka, M. J. Phys. Chem. B 2010, 114, 6642-6652
18. Lee, T. S.; Lopez, C. S.; Giambasu, G. M.; Martick, M.; Scott, W. G.; York, D. M. J. Am. Chem. Soc. 2008, 130, 3053-3064
19. Lee, T. S.; York, D. M. J. Am. Chem. Soc. 2008, 130, 7168-7169
20. Lee, T. S.; Giambasu, G. M.; Sosa, C. P.; Martick, M.; Scott, W. G.; York, D. M. J. Mol. Biol. 2009, 388, 195-206
21. Wei, K.; Liu, L.; Cheng, Y. H.; Fu, Y.; Guo, Q. X. J. Phys. Chem. B 2007, 111, 1514-1516
22. Banáš, P.; Rulíšek, L.; Hánoš ová, V.; Svozil, D.; Walter, N.; Šponer, J.; Otyepka, M. J. Phys. Chem. B 2008, 112, 11177-11187
23. Wong, K. Y.; Lee, T. S.; York, D. M. J. Chem. Theory Comput. 2011, 7, 1-3
24. Nam, K.; Gao, J.; York, D. M. RNA 2008, 14, 1501-1507
25. 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. Gaussian 03, Revision E.01; Gaussian, Inc.: Pittsburgh, PA, 2003.
26. Schaftenaar, G.; Noordik, J. H. J. Comput.-Aided Mol. Des. 2000, 14, 123-134
27. Kokalj, A. Comput. Mater. Sci. 2003, 28, 155-168
28. Caminiti, R.; Licheri, G.; Piccaluga, G.; Pinna, G. Chem. Phys. Lett. 1979, 61, 45-49
29. Markham, G. D.; Glusker, J. P.; Bock, C. W. J. Phys. Chem. B 2002, 106, 5118-5134
30. Velde, G. T.; Bickelhaupt, F. M.; Baerends, E. J.; Guerra, C. F.; Van Ginsbergen, S. J. A.; Snijders, J. G.; Ziegler, T. J. Comput. Chem. 2001, 22, 931-967
31. Ziegler, T.; Rauk, A. Theor. Chim. Acta 1977, 46, 1-10
32. Schneider, B.; Kabeláč, M.; Hobza, P. J. Am. Chem. Soc. 1996, 118, 12207-12217
33. Schneider, B.; Kabeláč, M. J. Am. Chem. Soc. 1998, 120, 161-165
34. Martick, M.; Scott, W. G. Cell 2006, 126, 309-320
35. Lee, T. S.; York, D. M. J. Am. Chem. Soc. 2010, 132, 13505-13518
36. Klein, D. J.; Been, M. D.; Ferre-D'Amare, A. R. J. Am. Chem. Soc. 2007, 129, 14858-14859
37. Klein, D. J.; Ferre-D'Amare, A. R. Science 2006, 313, 1752-1756
38. Mayaan, E.; Range, K.; York, D. M. J. Biol. Inorg. Chem. 2004, 9, 807-817
39. Kluge, S.; Weston, J. Biochemistry 2005, 44, 4877-4885
40. Katz, A. K.; Glusker, J. P.; Beebe, S. A.; Bock, C. W. J. Am. Chem. Soc. 1996, 118, 5752-5763
41. Dudev, T.; Lim, C. J. Am. Chem. Soc. 2000, 122, 11146-11153
42. Dudev, T.; Lim, C. Chem. Rev. 2003, 103, 773-788
43. Pavlov, M.; Siegbahn, P. E. M.; Sandstrom, M. J. Phys. Chem. A 1998, 102, 219-228
44. Pye, C. C.; Rudolph, W. W. J. Phys. Chem. A 1998, 102, 9933-9943
45. Šponer, J. E.; Sychrovský, V.; Hobza, P.; Šponer, J. Phys. Chem. Chem. Phys. 2004, 6, 2772-2780
46. Šponer, J.; Burda, J. V.; Leszczynski, J.; Hobza, P. J. Biomol. Struct. Dynam. 1999, 17, 61-77
47. Nam, K.; Cui, Q.; Gao, J. L.; York, D. M. J. Chem. Theory Comput. 2007, 3, 486-504
48. Lippert, B. Chem. Biodiversity 2008, 5, 1455-1474
49. Thomas, J. M.; Perrin, D. M. J. Am. Chem. Soc. 2008, 130, 15467-15475
50. Min, D. H.; Xue, S.; Li, H.; Yang, W. Nucleic Acids Res. 2007, 35, 4001-4006
51. Sigel, R. K. O.; Pyle, A. M. Chem. Rev. 2007, 107, 97-113
52. Glennon, T. M.; Warshel, A. J. Am. Chem. Soc. 1998, 120, 10234-10247
53. Osborne, E. M.; Ward, W. L.; Ruehle, M. Z.; DeRose, V. J. Biochemistry 2009, 48, 10654-10664
54. Chen, J. H.; Yajima, R.; Chadalavada, D. M.; Chase, E.; Bevilacqua, P. C.; Golden, B. L. Biochemistry 2010, 49, 6508-6518
55. Pontius, B. W.; Lott, W. B.; von Hippel, P. H. Proc. Natl. Acad. Sci. U. S. A. 1997, 94, 2290-2294
56. Rupert, P. B.; Ferre-D'Amare, A. R. Nature 2001, 410, 780-786
57. Nesbitt, S.; Hegg, L. A.; Fedor, M. J. Chem. Biol. 1997, 4, 619-630
58. Pinard, R.; Hampel, K. J.; Heckman, J. E.; Lambert, D.; Chan, P. A.; Major, F.; Burke, J. M. EMBO J. 2001, 20, 6434-6442
59. Park, H.; Lee, S. J. Chem. Theory Comput. 2006, 2, 858-862
60. Rhodes, M. M.; Réblová, K.; Šponer, J.; Walter, N. G. Proc. Natl. Acad. Sci. U. S. A. 2006, 103, 13380-13385
61. Ke, A. L.; Zhou, K. H.; Ding, F.; Cate, J. H. D.; Doudna, J. A. Nature 2004, 429, 201-205
62. Das, S. R.; Piccirilli, J. A. Nat. Chem. Biol. 2005, 1, 45-52
63. Nakano, S.; Chadalavada, D. M.; Bevilacqua, P. C. Science 2000, 287, 1493-1497
64. Nakano, S.; Proctor, D. J.; Bevilacqua, P. C. Biochemistry 2001, 40, 12022-12038
65. Wilson, T. J.; McLeod, A. C.; Lilley, D. M. J. EMBO J. 2007, 26, 2489-2500
66. Wilson, T. J.; Li, N. S.; Lu, J.; Frederiksen, J. K.; Piccirilli, J. A.; Lilley, D. M. J. Proc. Natl. Acad. Sci. U. S. A. 2010, 107, 11751-11756
67. Cochrane, J. C.; Lipchock, S. V.; Strobel, S. A. Chem. Biol. 2007, 14, 97-105