A new multiscale algorithm and its application to coarse-grained peptide models for self-assembly

Journal of Physical Chemistry B

Volumn 116, Issue 29, 2012, Pages 8383-8393

  Carmichael, Scott P ^a   Shell, M Scott ^a  

^a University of California   (United States)

Author keywords

[No Author keywords available]

Indexed keywords

ALGORITHMS; BIOLOGICAL MATERIALS; DEGRADATION; ENTROPY; OPTIMIZATION; SELF ASSEMBLY;

COARSE GRAINED MODELS; COARSE GRAINING; COARSE-GRAINED; COMPUTATIONAL APPROACH; FORCE FIELD PARAMETERS; MULTISCALE ALGORITHMS; MULTISCALES; PEPTIDE FOLDING; PEPTIDE MODELS; PEPTIDE SYSTEM; POLYALANINE; RELATIVE ENTROPY; THERMODYNAMIC QUANTITIES;

PEPTIDES;

EID: 84864190711     PISSN: 15206106     EISSN: 15205207     Source Type: Journal    
DOI: 10.1021/jp2114994     Document Type: Article

References (76)

1. Scheibel, T.; Parthasarathy, R.; Sawicki, G.; Lin, X.; Jaeger, H.; Lindquist, S. L. Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 2003, 100, 4527-4532
2. Reches, M.; Gazit, E. Science 2003, 300, 625-627
3. Zhang, S.; Holmes, T. C.; DiPersio, C. M.; Hynes, R. O.; Su, X.; Rich, A. Biomaterials 1995, 16, 1385-1393
4. Holmes, T. C.; de Lacalle, S.; Su, X.; Liu, G.; Rich, A.; Zhang, S. Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 2000, 97, 6728-6733
5. Ellis-Behnke, R. G.; Liang, Y.; You, S.; Tay, D. K. C.; Zhang, S.; So, K.; Schneider, G. E. Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 2006, 103, 5054-5059
6. Meng, H.; Chen, L.; Ye, Z.; Wang, S.; Zhao, X. J. Biomed. Mater. Res., Part B 2009, 89B, 379-391
7. Tycko, R. Annu. Rev. Phys. Chem. 2001, 52, 575-606
8. Yan, X.; Zhu, P.; Li, J. Chem. Soc. Rev. 2010, 39, 1877
9. Gunsteren, W. F. v. In Computer Simulation of Biomolecular Systems: Theoretical and Experimental Applications; Springer: 1997; Vol. 3, pp 83-96.
10. Auer, S.; Kashchiev, D. Phys. Rev. Lett. 2010, 104, 168105
11. Reches, M.; Gazit, E. Curr. Nanosci. 2006, 2, 105-111
12. Tamamis, P.; Adler-Abramovich, L.; Reches, M.; Marshall, K.; Sikorski, P.; Serpell, L.; Gazit, E.; Archontis, G. Biophys. J. 2009, 96, 5020-5029
13. Zhang, S.; Altman, M. React. Funct. Polym. 1999, 41, 91-102
14. Jahn, T. R.; Makin, O. S.; Morris, K. L.; Marshall, K. E.; Tian, P.; Sikorski, P.; Serpell, L. C. J. Mol. Biol. 2010, 395, 717-727
15. Török, M.; Milton, S.; Kayed, R.; Wu, P.; McIntire, T.; Glabe, C. G.; Langen, R. J. Biol. Chem. 2002, 277, 40810-40815
16. Lomakin, A.; Chung, D. S.; Benedek, G. B.; Kirschner, D. A.; Teplow, D. B. Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 1996, 93, 1125-1129
17. Knowles, T. P. J; Waudby, C. A.; Devlin, G. L.; Cohen, S. I. A.; Aguzzi, A.; Vendruscolo, M.; Terentjev, E. M.; Welland, M. E.; Dobson, C. M. Science 2009, 326, 1533-1537
18. Zhang, J.; Muthukumar, M. J. Chem. Phys. 2009, 130, 035102
19. Nguyen, H. D.; Hall, C. K. Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 2004, 101, 16180-16185
20. Nguyen, H. D.; Hall, C. K. J. Biol. Chem. 2005, 280, 9074-9082
21. Pellarin, R.; Caflisch, A. J. Mol. Biol. 2006, 360, 882-892
22. Sipe, J. D.; Cohen, A. S. J. Struct. Biol. 2000, 130, 88-98
23. Guijarro, J. I.; Sunde, M.; Jones, J. A.; Campbell, I. D.; Dobson, C. M. Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 1998, 95, 4224-4228
24. Chiti, F.; Webster, P.; Taddei, N.; Clark, A.; Stefani, M.; Ramponi, G.; Dobson, C. M. Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 1999, 96, 3590-3594
25. West, M. W.; Wang, W.; Patterson, J.; Mancias, J. D.; Beasley, J. R.; Hecht, M. H. Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 1999, 96, 11211-11216
26. López de la Paz, M.; Serrano, L. Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 2004, 101, 87-92
27. López de la Paz, M.; Goldie, K.; Zurdo, J.; Lacroix, E.; Dobson, C. M.; Hoenger, A.; Serrano, L. Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 2002, 99, 16052-16057
28. Chiti, F.; Dobson, C. M. Annu. Rev. Biochem. 2006, 75, 333-366
29. Jahn, T. R.; Radford, S. E. Arch. Biochem. Biophys. 2008, 469, 100-117
30. Chiti, F.; Stefani, M.; Taddei, N.; Ramponi, G.; Dobson, C. M. Nature 2003, 424, 805-808
31. Nguyen, P. H.; Li, M. S.; Stock, G.; Straub, J. E.; Thirumalai, D. Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 2007, 104, 111-116
32. Irbäck, A.; Mitternacht, S. Proteins 2008, 71, 207-214
33. Wu, C.; Shea, J. Curr. Opin. Struct. Biol. 2011, 21, 209-220
34. Tozzini, V. Curr. Opin. Struct. Biol. 2005, 15, 144-150
35. Pellarin, R.; Guarnera, E.; Caflisch, A. J. Mol. Biol. 2007, 374, 917-924
36. Bellesia, G.; Shea, J. J. Chem. Phys. 2009, 130, 145103
37. Bellesia, G.; Shea, J. J. Chem. Phys. 2009, 131, 111102
38. Nguyen, H. D.; Hall, C. K. Biophys. J. 2004, 87, 4122-4134
39. Go, N. Annu. Rev. Biophys. Bioeng. 1983, 12, 183-210
40. Caflisch, A. Curr. Opin. Chem. Biol. 2006, 10, 437-444
41. Friedman, R.; Pellarin, R.; Caflisch, A. J. Mol. Biol. 2009, 387, 407-415
42. Thirumalai, D.; Klimov, D.; Dima, R. Curr. Opin. Struct. Biol. 2003, 13, 146-159
43. Zhou, J.; Thorpe, I. F.; Izvekov, S.; Voth, G. A. Biophys. J. 2007, 92, 4289-4303
44. Izvekov, S.; Voth, G. A. J. Phys. Chem. B 2005, 109, 2469-2473
45. Coarse-graining of condensed phase and biomolecular systems; Voth, G. A., Ed.; CRC Press: 2009; p 85.
46. Thorpe, I. F.; Zhou, J.; Voth, G. A. J. Phys. Chem. B 2008, 112, 13079-13090
47. Shi, Q.; Izvekov, S.; Voth, G. A. J. Phys. Chem. B 2006, 110, 15045-15048
48. Ayton, G. S.; Noid, W. G.; Voth, G. A. Curr. Opin. Struct. Biol. 2007, 17, 192-198
49. Izvekov, S.; Chung, P. W.; Rice, B. M. J. Chem. Phys. 2010, 133, 064109
50. Thorpe, I. F.; Goldenberg, D. P.; Voth, G. A. J. Phys. Chem. B 2011, 115, 11911-11926
51. Reith, D.; Pütz, M.; Müller-Plathe, F. J. Comput. Chem. 2003, 24, 1624-1636
52. Praprotnik, M.; Site, L. D.; Kremer, K. Annu. Rev. Phys. Chem. 2008, 59, 545-571
53. Lyubartsev, A. P. Eur. Biophys. J. 2005, 35, 53-61
54. Sun, Q.; Faller, R. J. Chem. Theory Comput. 2006, 2, 607-615
55. Shell, M. S. J. Chem. Phys. 2008, 129, 144108-7
56. Chaimovich, A.; Shell, M. S. Phys. Chem. Chem. Phys. 2009, 11, 1901-1915
57. Hammer, M. U.; Anderson, T. H.; Chaimovich, A.; Shell, M. S.; Israelachvili, J. Faraday Discuss. 2010, 146, 299-308
58. Chaimovich, A.; Shell, M. S. Phys. Rev. E 2010, 81, 060104
59. Chaimovich, A.; Shell, M. S. J. Chem. Phys. 2011, 134, 094112
60. Noid, W. G.; Chu, J.; Ayton, G. S.; Krishna, V.; Izvekov, S.; Voth, G. A.; Das, A.; Andersen, H. C. J. Chem. Phys. 2008, 128, 244114
61. Free energy calculations: theory and applications in chemistry and biology; Chipot, C.; Pohorille, A., Eds.; Springer: 2007; pp 92-112.
62. Understanding Molecular Simulation: From Algorithms to Applications, 1 st ed.; Frenkel, D.; Smit, B., Eds.; Academic Press, Inc.: 1996; pp 183-189.
63. Piegorsch, W. W.; Casella, G. SIAM Rev. 1989, 31, 428-434
64. Soto, P.; Baumketner, A.; Shea, J. J. Chem. Phys. 2006, 124, 134904
65. Forood, B.; Perezpaya, E.; Houghten, R. A.; Blondelle, S. E. Biochem. Biophys. Res. Commun. 1995, 211, 7-13
66. Rousseau, F.; Schymkowitz, J.; Serrano, L. Curr. Opin. Struct. Biol. 2006, 16, 118-126
67. Measey, T. J.; Smith, K. B.; Decatur, S. M.; Zhao, L.; Yang, G.; Schweitzer-Stenner, R. J. Am. Chem. Soc. 2009, 131, 18218-18219
68. Lu, L.; Izvekov, S.; Das, A.; Andersen, H. C.; Voth, G. A. J. Chem. Theory Comput. 2010, 6, 954-965
69. Ravikumar, B. Hum. Mol. Genet. 2002, 11, 1107-1117
70. Nguyen, H. D.; Marchut, A. J.; Hall, C. K. Protein Sci. 2004, 13, 2909-2924
71. Friedman, R.; Pellarin, R.; Caflisch, A. J. Phys. Chem. Lett. 2010, 1, 471-474
72. Still, W. C.; Tempczyk, A.; Hawley, R. C.; Hendrickson, T. J. Am. Chem. Soc. 1990, 112, 6127-6129
73. Onufriev, A.; Bashford, D.; Case, D. A. Proteins 2004, 55, 383-394
74. Shell, M. S.; Ritterson, R.; Dill, K. A. J. Phys. Chem. B 2008, 112, 6878-6886
75. Lin, E.; Shell, M. S. J. Chem. Theory Comput. 2009, 5, 2062-2073
76. Gee, J.; Shell, M. S. J. Chem. Phys. 2011, 134, 064112