The coarse-grained OPEP force field for non-amyloid and amyloid proteins

Journal of Physical Chemistry B

Volumn 116, Issue 30, 2012, Pages 8741-8752

  Chebaro, Yassmine ^a,c   Pasquali, Samuela ^a   Derreumaux, Philippe ^a,b  

^a France   (France)

^b INSTITUT UNIVERSITAIRE DE FRANCE   (France)

^c INSTITUT DE GÉNÉTIQUE ET DE BIOLOGIE MOLÉCULAIRE ET CELLULAIRE   (France)

Author keywords

[No Author keywords available]

Indexed keywords

AMINO ACIDS; CONFORMATIONS; GLYCOPROTEINS; MOLECULAR DYNAMICS; PEPTIDES; PROTEIN FOLDING; THERMODYNAMICS;

AMYLOID PROTEINS; AMYLOID-LIKE AGGREGATES; ANALYTICAL FORMULATION; COARSE GRAINED MODELS; COARSE-GRAINED; COILED COIL; FORCE FIELDS; HELIX PEPTIDE; LOW MOLECULAR WEIGHT; MOLECULAR DYNAMICS SIMULATIONS; NMR STRUCTURES; NONBONDED INTERACTION; PARAMETER SET; PRION PROTEIN; PROTEIN MODELS; PROTEIN STRUCTURE PREDICTION; REPLICA EXCHANGE MOLECULAR DYNAMICS; ROOT-MEAN SQUARE DEVIATION; SIMULATION TIME; TEMPERATURE TRANSITION; WW DOMAIN;

AGGREGATES;

EID: 84864777986     PISSN: 15206106     EISSN: 15205207     Source Type: Journal    
DOI: 10.1021/jp301665f     Document Type: Article

References (135)

1. Karplus, M.; McCammon, J. A. Nat. Struct. Biol. 2002, 9, 646-652
2. Shaw, D. E.; Maragakis, P.; Lindorff-Larsen, K.; Piana, S.; Dror, R. O.; Eastwood, M. P.; Bank, J. A.; Jumper, J. M.; Salmon, J. K.; Shan, Y.; Wriggers, W. Science 2010, 330, 341-346
3. Lindorff-Larsen, K.; Piana, S.; Dror, R. O.; Shaw, D. E. Science 2011, 334, 517-520
4. Snow, C. D.; Nguyen, H.; Pande, V. S.; Gruebele, M. Nature 2002, 420, 102-106
5. Lane, T. J.; Bowman, G. R.; Beauchamp, K.; Voelz, V. A.; Pande, V. S. J. Am. Chem. Soc. 2011, 133, 18413-18419
6. Hansmann, U. H.; Okamoto, Y. Curr. Opin. Struct. Biol. 1999, 9, 177-183
7. Marrink, S. J.; Risselada, H. J.; Yefimov, S.; Tieleman, D. P.; de Vries, A. H. J. Phys. Chem. B 2007, 111, 7812-7824
8. Bond, P. J.; Sansom, M. S. P. J. Am. Chem. Soc. 2006, 128, 2697-2704
9. Knotts, T. A.; Rathore, N.; Schwartz, D. C.; de Pablo, J. J. J. Chem. Phys. 2007, 126, 084901
10. Ding, F.; Sharma, S.; Chalasani, P.; Demidov, V. V.; Broude, N. E.; Dokholyan, N. V. RNA 2008, 14, 1164-1173
11. Pasquali, S.; Derreumaux, P. J. Phys. Chem. B 2010, 114, 11957-11966
12. Levitt, M.; Warshel, A. Nature 1975, 253, 694-698
13. Tama, F.; Wriggers, W.; Brooks, C. L. J. Mol. Biol. 2002, 321, 297-305
14. Alemani, D.; Collu, F.; Cascella, M.; Peraro, M. D. J. Chem. Theory Comput. 2010, 6, 315-324
15. Liwo, A.; Khalili, M.; Scheraga, H. A. Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 2005, 102, 2362-2367
16. Májek, P.; Elber, R. Proteins 2009, 76, 822-836
17. Tozzini, V.; McCammon, J. Chem. Phys. Lett. 2005, 413, 123-128
18. Arkhipov, A.; Freddolino, P. L.; Imada, K.; Namba, K.; Schulten, K. Biophys. J. 2006, 91, 4589-4597
19. Basdevant, N.; Borgis, D.; Ha-Duong, T. J. Phys. Chem. B 2007, 111, 9390-9399
20. Zacharias, M. Protein Sci. 2003, 12, 1271-1282
21. Ha-Duong, T. J. Chem. Theory Comput. 2010, 6, 761-773
22. Ding, F.; LaRocque, J. J.; Dokholyan, N. V. J. Biol. Chem. 2005, 280, 40235-40240
23. Fujitsuka, Y.; Takada, S.; Luthey-Schulten, Z. A.; Wolynes, P. G. Proteins 2004, 54, 88-103
24. van Giessen, A. E.; Straub, J. E. J. Chem. Theory Comput. 2006, 2, 674-684
25. Cheon, M.; Chang, I.; Hall, C. K. Proteins 2010, 78, 2950-2960
26. Rohl, C. A.; Strauss, C. E. M.; Misura, K. M. S.; Baker, D. Methods Enzymol. 2004, 383, 66-93
27. Derreumaux, P. J. Chem. Phys. 1997, 107, 1941-1947
28. Irbäck, A.; Sjunnesson, F.; Wallin, S. Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 2000, 97, 13614-13618
29. Devane, R.; Shinoda, W.; Moore, P. B.; Klein, M. L. J. Chem. Theory Comput. 2009, 5, 2115-2124
30. Monticelli, L.; Kandasamy, S. K.; Periole, X.; Larson, R. G.; Tieleman, D. P.; Marrink, S.-J. J. Chem. Theory Comput. 2008, 4, 819-834
31. Gopal, S. M.; Mukherjee, S.; Cheng, Y.-M.; Feig, M. Proteins 2010, 78, 1266-1281
32. Mullinax, J. W.; Noid, W. G. Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 2010, 107, 19867-19872
33. Moritsugu, K.; Smith, J. C. Biophys. J. 2008, 95, 1639-1648
34. Thorpe, I. F.; Zhou, J.; Voth, G. A. J. Phys. Chem. B 2008, 112, 13079-13090
35. Liwo, A.; Czaplewski, C.; Pillardy, J.; Scheraga, H. A. J. Chem. Phys. 2001, 115, 2323-2347
36. Liwo, A.; Khalili, M.; Czaplewski, C.; Kalinowski, S.; Oldziej, S.; Wachucik, K.; Scheraga, H. A. J. Phys. Chem. B 2007, 111, 260-285
37. He, Y.; Xiao, Y.; Liwo, A.; Scheraga, H. A. J. Comput. Chem. 2009, 30, 2127-2135
38. Derreumaux, P. J. Chem. Phys. 1999, 111, 2301-2310
39. Maupetit, J.; Tufféry, P.; Derreumaux, P. Proteins 2007, 69, 394-408
40. Derreumaux, P. Phys. Rev. Lett. 2000, 85, 206-209
41. Forcellino, F.; Derreumaux, P. Proteins 2001, 45, 159-166
42. Derreumaux, P. Biophys. J. 2001, 81, 1657-1665
43. Barducci, A.; Bonomi, M.; Derreumaux, P. J. Chem. Theory Comput. 2011, 7, 1928-1934
44. Wei, G.; Derreumaux, P.; Mousseau, N. J. Chem. Phys. 2003, 119, 6403-6406
45. Chen, W.; Mousseau, N.; Derreumaux, P. J. Chem. Phys. 2006, 125, 084911
46. Maupetit, J.; Derreumaux, P.; Tufféry, P. Nucleic Acids Res. 2009, 37, W498-W503
47. Maupetit, J.; Derreumaux, P.; Tufféry, P. J. Comput. Chem. 2010, 31, 726-738
48. Thévenet, P.; Shen, Y.; Maupetit, J.; Guyon, F.; Derreumaux, P.; Tufféry, P. Nucleic Acids Res. 2012, 40, W288-293
49. Santini, S.; Wei, G.; Mousseau, N.; Derreumaux, P. Structure 2004, 12, 1245-1255
50. Santini, S.; Mousseau, N.; Derreumaux, P. J. Am. Chem. Soc. 2004, 126, 11509-11516
51. Mousseau, N.; Derreumaux, P. Acc. Chem. Res. 2005, 38, 885-891
52. Melquiond, A.; Mousseau, N.; Derreumaux, P. Proteins 2006, 65, 180-191
53. Melquiond, A.; Boucher, G.; Mousseau, N.; Derreumaux, P. J. Chem. Phys. 2005, 122, 174904
54. Derreumaux, P.; Mousseau, N. J. Chem. Phys. 2007, 126, 025101
55. Song, W.; Wei, G.; Mousseau, N.; Derreumaux, P. J. Phys. Chem. B 2008, 112, 4410-4418
56. Wei, G.; Mousseau, N.; Derreumaux, P. Prion 2007, 1, 3-8
57. Mo, Y.; Lu, Y.; Wei, G.; Derreumaux, P. J. Chem. Phys. 2009, 130, 125101
58. Lu, Y.; Derreumaux, P.; Guo, Z.; Mousseau, N.; Wei, G. Proteins 2009, 75, 954-963
59. Chebaro, Y.; Dong, X.; Laghaei, R.; Derreumaux, P.; Mousseau, N. J. Phys. Chem. B 2009, 113, 267-274
60. Melquiond, A.; Dong, X.; Mousseau, N.; Derreumaux, P. Curr. Alzheimer Res. 2008, 5, 244-250
61. Chebaro, Y.; Mousseau, N.; Derreumaux, P. J. Phys. Chem. B 2009, 113, 7668-7675
62. Chebaro, Y.; Derreumaux, P. Proteins 2009, 75, 442-452
63. Derreumaux, P.; Wilson, K.; Vergoten, G.; Peticolas, W. J. Phys. Chem. 1989, 93, 1338-1350
64. Derreumaux, P.; Vergoten, G.; Lagant, P. J. Comput. Chem. 1990, 11, 560-568
65. Raibaud, S.; Lebars, I.; Guillier, M.; Chiaruttini, C.; Bontems, F.; Rak, A.; Garber, M.; Allemand, F.; Springer, M.; Dardel, F. J. Mol. Biol. 2002, 323, 143-151
66. Neri, D.; Billeter, M.; Wüthrich, K. J. Mol. Biol. 1992, 223, 743-767
67. Grummitt, C. G.; Townsley, F. M.; Johnson, C. M.; Warren, A. J.; Bycroft, M. J. Biol. Chem. 2008, 283, 23326-23332
68. Iwahara, J.; Kigawa, T.; Kitagawa, K.; Masumoto, H.; Okazaki, T.; Yokoyama, S. EMBO J. 1998, 17, 827-837
69. Berjanskii, M. V.; Riley, M. I.; Xie, A.; Semenchenko, V.; Folk, W. R.; Doren, S. R. V. J. Biol. Chem. 2000, 275, 36094-36103
70. Evans, S. P.; Bycroft, M. J. Mol. Biol. 1999, 291, 661-669
71. Bateman, A.; Bycroft, M. J. Mol. Biol. 2000, 299, 1113-1119
72. Ross, S.; Sarisky, C.; Su, A.; Mayo, S. Protein Sci. 2001, 10, 450-454
73. Skelton, N. J.; Kordel, J.; Chazin, W. J. J. Mol. Biol. 1995, 249, 441-462
74. Gallagher, T.; Alexander, P.; Bryan, P.; Gilliland, G. Biochemistry 1994, 33, 4721-4729
75. Mercier, K. A.; Mueller, G. A.; Acton, T. B.; Xiao, R.; Montelione, G. T.; Powers, R. Biomol. NMR Assignments 2009, 3, 191-194
76. Stoldt, M.; Wohnert, J.; Gorlach, M.; Brown, L. EMBO J. 1998, 17, 6377-6384
77. Macias, M. J.; Gervais, V.; Civera, C.; Oschkinat, H. Nat. Struct. Biol. 2000, 7, 375-379
78. Park, S.; Takeuchi, K.; Wagner, G. J. Biomol. NMR 2006, 34, 203-208
79. Campos-Olivas, R.; Bruix, M.; Santoro, J.; Lacadena, J.; del Pozo, A. M.; Gavilanes, J. G.; Rico, M. Biochemistry 1995, 34, 3009-3021
80. Musacchio, A.; Noble, M.; Pauptit, R.; Wierenga, R.; Saraste, M. Nature 1992, 359, 851-855
81. Cochran, A. G.; Skelton, N. J.; Starovasnik, M. A. Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 2001, 98, 5578-5583
82. Steinmetz, M. O.; Jelesarov, I.; Matousek, W. M.; Honnappa, S.; Jahnke, W.; Missimer, J. H.; Frank, S.; Alexandrescu, A. T.; Kammerer, R. A. Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 2007, 104, 7062-7067
83. Kammerer, R. A.; Kostrewa, D.; Zurdo, J.; Detken, A.; Garcìa-Echeverrìa, C.; Green, J. D.; Müller, S. A.; Meier, B. H.; Winkler, F. K.; Dobson, C. M.; Steinmetz, M. O. Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 2004, 101, 4435-4440
84. Andersen, H. C. J. Comput. Phys. 1983, 52, 24-34
85. Berendsen, H.; Postma, J.; van Gunsteren, W.; Nola, A. D.; Haak, J. J. Chem. Phys. 1984, 81, 3684-3690
86. Spill, Y.; Pasquali, S.; Derreumaux, P. J. Chem. Theory Comput. 2011, 7, 1502-1510
87. Chodera, J. D.; Swope, W. C.; Pitera, J. W.; Seok, C.; Dill, K. A. J. Chem. Theory Comput. 2007, 3, 26-41
88. Frishman, D.; Argos, P. Proteins 1995, 23, 566-579
89. Spoel, D. V. D.; Lindahl, E.; Hess, B.; Groenhof, G.; Mark, A. E.; Berendsen, H. J. C. J. Comput. Chem. 2005, 26, 1701-1718
90. McLachlan, A. Acta Crystallogr., Sect. A 1982, 38, 871-873
91. Kabsch, W.; Sander, C. Biopolymers 1983, 22, 2577-2637
92. Derreumaux, P. J. Chem. Phys. 1997, 106, 5260-2370
93. Liwo, A.; Pincus, M. R.; Wawak, R. J.; Rackovsky, S.; Scheraga, H. A. Protein Sci. 1993, 2, 1715-1731
94. Snow, C. D.; Qiu, L.; Du, D.; Gai, F.; Hagen, S. J.; Pande, V. S. Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 2004, 101, 4077-4082
95. Settanni, G.; Fersht, A. R. Biophys. J. 2008, 94, 4444-4453
96. Irbäck, A.; Mitternacht, S.; Mohanty, S. PMC Biophys. 2009, 2, 2
97. Vitalis, A.; Pappu, R. V. J. Comput. Chem. 2009, 30, 673-699
98. Han, W.; Wan, C.-K.; Wu, Y.-D. J. Chem. Theory Comput. 2010, 6, 3390-3402
99. Chen, J.; Im, W.; Brooks, C. L. J. Am. Chem. Soc. 2006, 128, 3728-3736
100. Zheng, W.; Qi, B.; Rohrdanz, M. A.; Caflisch, A.; Dinner, A. R.; Clementi, C. J. Phys. Chem. B 2011, 115, 13065-13074
101. Freddolino, P. L.; Harrison, C. B.; Liu, Y.; Schulten, K. Nat. Phys. 2010, 6, 751-758
102. Freddolino, P. L.; Liu, F.; Gruebele, M.; Schulten, K. Biophys. J. 2008, 94, L75-L77
103. Mittal, J.; Best, R. B. Biophys. J. 2010, 99, L26-L28
104. Ozkan, S. B.; Wu, G. A.; Chodera, J. D.; Dill, K. A. Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 2007, 104, 11987-11992
105. Yang, J. S.; Chen, W. W.; Skolnick, J.; Shakhnovich, E. I. Structure 2007, 15, 53-63
106. Xu, J.; Huang, L.; Shakhnovich, E. I. Proteins 2011, 79, 1704-1714
107. Ding, F.; Tsao, D.; Nie, H.; Dokholyan, N. V. Structure 2008, 16, 1010-1018
108. Kammerer, R. A.; Steinmetz, M. O. J. Struct. Biol. 2006, 155, 146-153
109. Strodel, B.; Fitzpatrick, A. W.; Vendruscolo, M.; Dobson, C. M.; Wales, D. J. J. Phys. Chem. B 2008, 112, 9998-10004
110. Riek, R.; Hornemann, S.; Wider, G.; Billeter, M.; Glockshuber, R.; Wüthrich, K. Nature 1996, 382, 180-182
111. Liu, A.; Riek, R.; Zahn, R.; Hornemann, S.; Glockshuber, R.; Wüthrich, K. Biopolymers 1999, 51, 145-152
112. Ziegler, J.; Sticht, H.; Marx, U. C.; Müller, W.; Rösch, P.; Schwarzinger, S. J. Biol. Chem. 2003, 278, 50175-50181
113. Dima, R. I.; Thirumalai, D. Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 2004, 101, 15335-15340
114. Simone, A. D.; Zagari, A.; Derreumaux, P. Biophys. J. 2007, 93, 1284-1292
115. Campos, S. R. R.; Machuqueiro, M.; Baptista, A. M. J. Phys. Chem. B 2010, 114, 12692-12700
116. Rossetti, G.; Giachin, G.; Legname, G.; Carloni, P. Proteins 2010, 78, 3270-3280
117. Gorfe, A. A.; Caflisch, A. FASEB J. 2007, 21, 3279-3287
118. van der Kamp, M. W.; Daggett, V. J. Mol. Biol. 2010, 404, 732-748
119. Santini, S.; Derreumaux, P. Cell. Mol. Life Sci. 2004, 61, 951-960
120. Santini, S.; Claude, J.-B.; Audic, S.; Derreumaux, P. Proteins 2003, 51, 258-265
121. Chebaro, Y.; Derreumaux, P. J. Phys. Chem. B 2009, 113, 6942-6948
122. Ziegler, J.; Viehrig, C.; Geimer, S.; Rösch, P.; Schwarzinger, S. FEBS Lett. 2006, 580, 2033-2040
123. Morrissey, M. P.; Shakhnovich, E. I. Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 1999, 96, 11293-11298
124. Chakroun, N.; Prigent, S.; Dreiss, C. A.; Noinville, S.; Chapuis, C.; Fraternali, F.; Rezaei, H. FASEB J. 2010, 24, 3222-3231
125. Bond, P. J.; Sansom, M. S. P. Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 2007, 104, 2631-2636
126. Rao, F.; Settanni, G.; Guarnera, E.; Caflisch, A. J. Chem. Phys. 2005, 122, 184901
127. Lindorff-Larsen, K.; Maragakis, P.; Piana, S.; Eastwood, M. P.; Dror, R. O.; Shaw, D. E. PLoS One 2012, 7, e32131
128. Nguyen, P. H.; Li, M. S.; Derreumaux, P. Phys. Chem. Chem. Phys. 2011, 13, 9778-9788
129. Czaplewski, C.; Kalinowski, S.; Liwo, A.; Scheraga, H. A. J. Chem. Theory Comput. 2009, 5, 627-640
130. Yang, W. Y.; Pitera, J. W.; Swope, W. C.; Gruebele, M. J. Mol. Biol. 2004, 336, 241-251
131. Ding, F.; Buldyrev, S. V.; Dokholyan, N. V. Biophys. J. 2005, 88, 147-155
132. Rojas, A. V.; Liwo, A.; Scheraga, H. A. J. Phys. Chem. B 2011, 115, 12978-12983
133. Bereau, T.; Deserno, M. J. Chem. Phys. 2009, 130, 235106
134. Kaya, H.; Chan, H. S. J. Mol. Biol. 2003, 326, 911-931
135. Makowski, M.; Liwo, A.; Scheraga, H. A. J. Phys. Chem. B 2011, 115, 6130-6137