Charybdotoxin unbinding from the mKv1.3 potassium channel: A combined computational and experimental study

Journal of Physical Chemistry B

Volumn 115, Issue 39, 2011, Pages 11490-11500

  Khabiri, Morteza ^a   Nikouee, Azadeh ^b   Cwiklik, Lukasz ^c,d   Grissmer, Stephan ^b   Ettrich, Rüdiger ^a  

^a UNIVERSITY OF SOUTH BOHEMIA   (Czech Republic)

^b UNIVERSITY OF ULM   (Germany)

^c J HEYROVSKÝ INSTITUTE OF PHYSICAL CHEMISTRY   (Czech Republic)

^d INSTITUTE OF ORGANIC CHEMISTRY AND BIOCHEMISTRY   (Czech Republic)

Author keywords

[No Author keywords available]

Indexed keywords

COMPUTER SIMULATION; CRYSTAL STRUCTURE; ELECTROPHYSIOLOGY; FREE ENERGY; HYDROGEN BONDS; MOLECULAR DYNAMICS;

BINDING MECHANISMS; BINDING PROCESS; CHANNEL PROTEINS; ENERGY VALUE; EXPERIMENTAL STUDIES; FREE ENERGY OF BINDING; HIGH AFFINITY; HIGH RESOLUTION CRYSTAL STRUCTURE; HOMOLOGY MODELS; HYDROPHOBIC CONTACT; ION CONCENTRATIONS; MOLECULAR DYNAMICS SIMULATIONS; PATCH CLAMP TECHNIQUE; POTASSIUM CHANNELS; POTENTIAL OF MEAN FORCE; SALT BRIDGES; UMBRELLA SAMPLING; VOLTAGE-GATED POTASSIUM CHANNELS;

BINDING ENERGY;

EID: 80053431062     PISSN: 15206106     EISSN: 15205207     Source Type: Journal    
DOI: 10.1021/jp2061909     Document Type: Article

References (74)

1. Krasznai, Z. Arch. Immunol. Ther. Exp. 2005, 53 (2) 127-135
2. Hille, B. Ionic Channels of Excitable Membranes, 2 nd ed.; Sinauer Associates: Sunderland, MA, 1992.
3. Chandy, K. G.; Gutman, G. A. Voltage-gated potassium channels. In Ligand- and Voltage-Gated Ion Channels; North, R. A., Ed.; CRC Press: Boca Raton, FL, USA, 1995.
4. Grissmer, S.; Dethlefs, B.; Wasmuth, J. J.; Goldin, A. L.; Gutman, G. A.; Cahalan, M. D.; Chandy, K. G. Proc. Natl. Acad. Sci. U. S. A. 1995, 87, 9411-9415
5. MacKinnon, R. Nature 1991, 350, 232-235
6. Doyle, D. A.; Morais Cabral, J.; Pfuetzner, R. A.; Kuo, A.; Gulbis, J. M.; Cohen, S. L.; Chait, B. T.; MacKinnon, R. Science 1998, 280, 69-77
7. Chandy, K. G.; DeCoursey, T. E.; Cahalan, M. D.; McLaughlin, C.; Gupta, S. J. Exp. Med. 1984, 160, 369-385
8. DeCoursey, T. E.; Chandy, K. G.; Gupta, S.; Cahalan, M. D. Nature 1984, 307, 465-468
9. Freudenthaler, G.; Axmann, M.; Schindler, H.; Pragl, B.; Knaus, H. G.; Schütz, G. J. Histochem. Cell Biol 2002, 117, 197-202
10. Lewis, R. S.; Cahalan, M. D. Science 1988, 239, 771-775
11. MacKinnon, R.; Miller, C. J. Gen. Physiol. 1988, 91, 335-349
12. Koppenhofer, E.; Schmidt, H. Pflügers Archiv-Eur. J. Physiol. 1968, 303, 150-161
13. Cahalan, M. D. J. Physiol. (Oxford, U. K.) 1975, 244, 511-534
14. Simard, J. M.; Meves., H.; Watt, D. D. Pflügers Archiv-Eur. J. Physiol. 1986, 406, 620-628
15. Wang, G. K.; Strichartz, G. R. Mol. Pharmacol. 1983, 23, 519-533
16. Gonoi, T.; Hill, B. J. Gen. Physiol. 1987, 89, 253-274
17. Anderson, C. S.; MacKinnon, R.; Smith, C.; Miller, C. J. Gen. Physiol. 1988, 91, 317-333
18. Bontems, F.; Gilquin, B.; Roumestand, C.; Ménez, A.; Toma, F. Biochemistry 1992, 31, 7756-7764
19. Sugg, E. E.; Garcia, M. L.; Reuben, J. P.; Patchett, A. A.; Kaczorowski, G. J. J. Biol. Chem. 1990, 265 (31) 18745-18748
20. Park, C. S.; Miller, C. Biochemistry 1992, 31, 7749-7755
21. Stampe, P.; Kolmakova-Partensky, L.; Miller, C. Biophys. J. 1992, 62 (1) 8-9
22. Restrepo-Angulo, I.; Vizcaya-Ruiz, A. D.; Camacho, J. J. Appl. Toxicol. 2010, 30 (6) 497-512
23. Batista, C. V.; Gomez-Lagunas, F.; Rodríguez de la Vega, R. C.; Hajdu, P.; Panyi, G.; Gaspar, R.; Possani, L. D. Biochim. Biophys. Acta 2002, 1601, 123-131
24. Park, C. S.; Miller, C. Neuron 1992, 9 (2) 307-313
25. Aiyar, J.; Withka, J. M.; Rizzi, J. P.; Singleton, D. H.; Andrews, G. C.; Lin, W.; Boyd, J.; Hanson, D. C.; Simon, M.; Dethlefs, B. Neuron 1995, 15 (5) 1169-1181
26. Aiyar, J.; Rizzi, J. P.; Gutman, G. A.; Chandy, K. G. J. Biol. Chem. 1996, 271 (49) 31013-31016
27. Goldstein, S. A.; Miller, C. Biophys. J. 1993, 65 (4) 1613-1619
28. Stocker, M.; Miller, C. Proc. Natl. Acad. Sci. U. S. A. 1994, 91 (20) 9509-9513
29. Giangiacomo, K. M.; Sugg, E. E.; Garcia-Calvo, M.; Leonard, R. J.; McManus, O. B.; Kaczorowski, G. J.; Garcia, M. L. Biochemistry 1993, 32, 2363-2370
30. Fremont, V.; Blanc, E.; Crest, M.; Martin-Eauclaire, M. F.; Gola, M.; Darbon, H.; Van Rietschoten, J. Lett. Pept. Sci. 1997, 4, 305-312
31. Blanc, E.; Lecomte, C.; Rietschoten, J. V.; Sabatier, J. M.; Darbon, H. Proteins 1997, 277, 29359-29362
32. Blanc, E.; Sabatier, J. M.; Kharrat, R.; Meunier, S.; El Ayeb, M.; Van Rietschoten, J.; Darbon, H. Proteins 1997, 29, 321-333
33. Escobar, L.; Root, M. J.; MacKinnon, R. Biochemistry 1993, 32, 6982-6987
34. Lange, A.; Giller, K.; Hornig, S.; Martin-Eauclaire, M. F.; Pongs, O.; Becker, S.; Baldus, M. Nature 2006, 440 (7086) 959-62
35. Yu, L.; Sun, C.; Song, D.; Shen, J.; Xu, N.; Gunasekera, A.; Hajduk, P. J.; Olejniczak, E. T. Biochemistry 2005, 44, 15834-15841
36. Chen, P. C.; Kuyucak, S. Biophys. J. 2009, 96, 2577-2588
37. Yu, K.; Fu, W.; Liu, H.; Luo, X.; Chen, K. X.; Ding, J.; Shen, J.; Jiang, H. Biophys. J. 2004, 86 (6) 3542-3555
38. Woo, H. J.; Roux, B. Proc. Natl. Acad. Sci. U. S. A. 2005, 102 (19) 6825-6830
39. Lee, M. S.; Olson, M. A. Biophys. J. 2006, 90 (3) 864-877
40. Zhang, D.; Gullingsrud, J.; McCammon, J. A. J. Am. Chem. Soc. 2006, 128, 3019-3026
41. Zachariae, U.; Schneider, R.; Velisetty, P.; Lange, A.; Seeliger, D.; Wacker, S. J.; Karimi-Nejad, Y.; Vriend, G.; Becker, S.; Pongs, O.; Baldus, M.; de Groot, B. L. Structure 2008, 16 (5) 747-754
42. Yi, H.; Qiu, S.; Wu, Y.; Li, W.; Wang, B. BMC Struct. Biol. 2011, 11 (3) 1-9
43. Grissmer, S.; Nguyen, A. N.; Aiyar, J.; Hanson, D. C.; Mather, R. J.; Gutman, G. A.; Karmilowicz, M. J.; Auperin, D. D.; Chandy, K. G. Mol. Pharmacol. 1994, 45, 1227-1234
44. Hamill, O. P.; Marty, A.; Neher, E.; Sakmann, B.; Sigworth, F. J. Pflügers Archiv-Eur. J. Physiol. 1981, 391 (2) 85-100
45. Grottesi, A.; Sands, Z. A.; Sansom, M. S. Curr. Biol. 2005, 15, R771-R774
46. Fiser, A.; Sali, A. Methods Enzymol. 2003, 374, 461-491
47. Laskowski, R. A.; MacArthur, M. W.; Moss, D. S.; Thornton, J. M. J. Appl. Crystallogr. 1993, 26, 283-291
48. Tieleman, D.; MacCallum, J.; Ash, W.; Kandt, C.; Xu, Z.; Monticelli, L. J. Phys.: Condens. Matter 2006, 18, 1221-1234
49. Kandt, C.; Ash, W. L.; Tieleman, D. P. Methods 2007, 41 (4) 475-488
50. Berendsen, H. J. C.; van der Spoel, D.; van Drunen, R. Comput. Phys. Commun. 1995, 91, 43-56
51. Lindahl, E.; Hess, B.; van der Spoel, D. J. Mol. Model. 2001, 7, 306-317
52. Jorgensen, W. L.; Maxwell, D. S.; Tirado-Rives, J. J. Am. Chem. Soc. 1996, 118, 11225-11236
53. Berger, O.; Edholm, O.; Jahnig, F. Biophys. J. 1997, 72, 2002-2013
54. Marrink, S. J.; Berger, O.; Tieleman, D. P.; Jahnig, F. Biophys. J. 1998, 74, 931-943
55. Long, S. B.; Campbell, E. B.; Mackinnon, R. Science 2005, 309 (5736) 897-903
56. Jensen, M. Ø.; Borhani, D. W.; Lindorff-Larsen, K.; Maragakis, P.; Jogini, V.; Eastwood, M. P.; Dror, R. O.; Shaw., D. E. Proc. Natl. Acad. Sci. U. S. A. 2010, 107 (13) 5833-5838
57. Hellgren, M.; Sandberg, L.; Edholm, O. Biophys. Chem. 2006, 120 (1) 1-9
58. Bernèche, S.; Roux, B. Biophys. J. 2000, 78 (6) 2900-2917
59. Charlotte, E. C.; Sansom, M. S. P. J. Phys. Chem. B 2002, 106, 4543-4551
60. 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
61. Krieger, E.; Darden, T.; Nabuurs, S. B.; Finkelstein, A.; Vriend, G. Proteins 2004, 57 (4) 678-683
62. Krieger, E.; Koraimann, G.; Vriend, G. Proteins 2002, 47 (3) 393-402
63. Berendsen, H. J. C.; Postma, J. P. M.; van Gunsteren, W. F.; Hermans, J. In Intermolecular Forces; Pullman, B., Ed.; D. Reidel: Dordrecht, The Netherlands, 1981; pp 331-342.
64. Ryckaert, J. P.; Ciccotti, G.; Berendsen, H. J. C. J. Comput. Phys. 1997, 23, 327-341
65. Essmann, U.; Perera, L.; Berkowitz, M. L. J. Chem. Phys. 1995, 103, 8577-8592
66. Nośe, S.; Klein, M. L. Mol. Phys. 1983, 50, 1055-1076
67. Parrinello, M.; Rahman, A. J. Appl. Phys. 1981, 52, 7182-7190
68. Furinia, S.; Domenea, C. Proc. Natl. Acad. Sci. U. S. A. 2009, 106 (38) 16074-16077
69. Chodera, J. D.; Swope, W. C.; Pitera, J. W.; Seok, C.; Dill, A. K. J. J. Chem. Theory Comput. 2007, 3 (1) 26-41
70. Rauer, H.; Lanigan, M. D.; Pennington, M. W.; Aiyar, J.; Ghanshani, S.; Cahalan, M. D.; Norton, R. S.; Chandy, K. G. J. Biol. Chem. 2000, 275 (2) 1201-1208
71. Lipkind, G. M.; Fozzard, H. A. J. Membr. Biol. 1997, 158 (3) 187-196
72. Nimigean, C. M.; Allen, T. W. J. Gen. Physiol. 2011, 137 (5) 405-413
73. Cordero-Morales, J. F.; Jogini, V.; Chakrapani, S.; Perozo, E. Biophys. J. 2011, 100 (10) 2387-2393
74. Heyda, J.; Mason, P. E.; Jungwirth, P. J. Phys. Chem. 2010, 114, 8744-8749