Insight into nucleic acid counterion interactions from inside molecular dynamics simulations is "worth its salt"

Soft Matter

Volumn 8, Issue 36, 2012, Pages 9268-9284

  Mocci, Francesca ^a,b   Laaksonen, Aatto ^a,b  

^a STOCKHOLM UNIVERSITY   (Sweden)

^b UNIVERSITY OF CAGLIARI   (Italy)

Author keywords

[No Author keywords available]

Indexed keywords

MOLECULAR DYNAMICS; NUCLEIC ACIDS; STABILITY;

BIOLOGICAL FUNCTIONS; CHARGED POLYELECTROLYTES; COARSE-GRAINED; COUNTERIONS; EXPERIMENTAL OBSERVATION; FURTHER DEVELOPMENT; MODELLING AND SIMULATIONS; MOLECULAR DYNAMICS SIMULATIONS; MOLECULAR LEVELS; MOLECULAR SIMULATIONS; STRUCTURAL STABILITIES;

IONS;

EID: 84865511740     PISSN: 1744683X     EISSN: 17446848     Source Type: Journal    
DOI: 10.1039/c2sm25690h     Document Type: Review

References (159)

1. K. D. Collins Biophys. J. 1997 72 65 76
2. A. Malon M. Maj-zurawska Sens. Actuators, B 2005 108 828 831
3. W. Saenger, Principles of Nucleic Acid Structure, Springer-Verlag, 1984
4. A. Leslie S. Arnott R. Chandrasekaran R. Ratliff J. Mol. Biol. 1980 143 49 72
5. E. Stellwagen J. M. Muse N. C. Stellwagen Biochemistry 2011 50 3084 3094
6. A. A. Zinchenko K. Yoshikawa Biophys. J. 2005 88 4118 4123
7. B. Heddi N. Foloppe E. Hantz B. Hartmann J. Mol. Biol. 2007 368 1403 1411
8. E. Westhof Annu. Rev. Biophys. Biophys. Chem. 1988 17 125 144
9. P. Auffinger, in Nucleic Acids and Molecular Biology, ed., N. Leontis, and, E. Westhof, Springer-Verlag, Berlin Heidelberg, 2012
10. P. Auffinger, N. Grover and E. Westhof, in Metal Ions in Life Science, ed., A. Sigel, H. Sigel, and, R. K. O. Sigel, Royal Society of Chemistry, 2011, vol. 9, pp. 1-35
11. R. Fiala N. Spackova S. Foldynova-Trantirkova J. Sponer V. Sklenar L. Trantirek J. Am. Chem. Soc. 2011 133 13790 13793
12. P. Auffinger L. Bielecki E. Westhof Structure 2004 12 379 388
13. P. Auffinger Y. Hashem Curr. Opin. Struct. Biol. 2007 17 325 333
14. N. V. Hud and A. E. Engelhart, in Nucleic Acid-Metal Ion Interactions, ed., N. V. Hud, The Royal Society of Chemistry, 2009, pp. 75-117
15. J. Šponer N. Špačková Methods 2007 43 278 290
16. A. Lauria A. Montalbano P. Barraja G. Dattolo A. M. Almerico Curr. Med. Chem. 2007 14 2136 2160
17. W. D. Cornell P. Cieplak C. I. Bayly I. R. Gould K. M. Merz D. M. Ferguson D. C. Spellmeyer T. Fox J. W. Caldwell P. A. Kollman J. Am. Chem. Soc. 1995 117 5179 5197
18. A. Pérez I. Marchán D. Svozil J. Sponer T. E. Cheatham C. A. Laughton M. Orozco Biophys. J. 2007 92 3817 3829
19. A. D. Mackerell J. Wiorkiewicz-Kuczera M. Karplus J. Am. Chem. Soc. 1995 117 11946 11975
20. N. Foloppe A. D. Mackerell J. Comput. Chem. 2000 21 86 104
21. A. D. Mackerell N. K. Banavali J. Comput. Chem. 2000 21 105 120
22. A. D. Mackerell J. Comput. Chem. 2004 25 1584 1604
23. W. F. van Gunsteren, S. R. Billeter, A. A. Eising, P. H. Hunenberger, P. Kruger, A. E. Mark, W. R. P. Scott and I. G. Tironi, Biomolecular Simulation: The GROMOS96 Manual and User guide, 1996
24. W. R. P. Scott P. H. Hu I. G. Tironi A. E. Mark S. R. Billeter J. Fennen A. E. Torda T. Huber P. Kru W. F. V. Gunsteren J. Phys. Chem. A 1999 103 3596 3607
25. T. A. Soares P. H. Hünenberger M. A. Kastenholz V. Kräutler T. Lenz R. D. Lins C. Oostenbrink W. F. van Gunsteren J. Comput. Chem. 2005 26 725 737
26. R. Reshetnikov A. Golovin V. Spiridonova A. Kopylov J. Sponer J. Chem. Theory Comput. 2010 6 3003 3014
27. A. Pérez F. J. Luque M. Orozco J. Am. Chem. Soc. 2007 129 14739 14745
28. S. Smith L. Finzi C. Bustamante Science 1992 258 1122 1126
29. R. Lohikoski J. Timonen A. Laaksonen Chem. Phys. Lett. 2005 407 23 29
30. B. B. Gu F. Zhang Z. Wang H. Zhou Phys. Rev. Lett. 2008 100 088104
31. A. Laaksonen L. G. Nilsson B. Jonsson O. Teleman Chem. Phys. 1989 129 175 183
32. M. Levitt Cold Spring Harbor Symp. Quant. Biol. 1983 47 Pt 1 251 262
33. V. Babin J. Baucom T. A. Darden C. Sagui J. Phys. Chem. B 2006 110 11571 11581
34. C. M. Baker V. M. Anisimov A. D. MacKerell J. Phys. Chem. B 2011 115 580 596
35. A. Pérez F. J. Luque M. Orozco Acc. Chem. Res. 2012 45 196 205
36. K. Hart N. Foloppe C. M. Baker E. J. Denning L. Nilsson A. D. Mackerell J. Chem. Theory Comput. 2012 8 348 362
37. M. Zgarbová M. Otyepka J. Sponer A. Mládek P. BanአT. E. Cheatham P. Jurečka J. Chem. Theory Comput. 2011 7 2886 2902
38. W. L. Jorgensen J. Chandrasekhar J. D. Madura R. W. Impey M. L. Klein J. Chem. Phys. 1983 79 926 935
39. H. J. C. Berendsen, J. P. Postma, W. F. van Gunsteren and J. Hermans, in Intermolecular Forces, ed., B. Pullman, Reidel Publishing Company, 1981, pp. 331-338
40. H. J. C. Berendsen J. R. Grigera T. P. Straatsma J. Phys. Chem. 1987 91 6269 6271
41. K. Toukan A. Rahman Phys. Rev. B: Condens. Matter Mater. Phys. 1985 31 2643 2648
42. A. A. Chen R. V. Pappu J. Phys. Chem. B 2007 111 11884 11887
43. P. Auffinger T. E. Cheatham A. C. Vaiana J. Chem. Theory Comput. 2007 3 1851 1859
44. A. Noy I. Soteras F. J. Luque M. Orozco Phys. Chem. Chem. Phys. 2009 11 10596 10607
45. A. K. Mazur J. Am. Chem. Soc. 2003 125 7849 7859
46. A. Savelyev G. A. Papoian J. Am. Chem. Soc. 2006 128 14506 14518
47. A. Vaiana E. Westhof P. Auffinger Biochimie 2006 88 1061 1073
48. A. Savelyev G. A. Papoian J. Am. Chem. Soc. 2007 129 6060 6061
49. J. Åqvist J. Phys. Chem. 1990 94 8021 8024
50. L. X. Dang P. A. Kollman J. Phys. Chem. 1995 99 55 58
51. I. S. Joung T. E. Cheatham J. Phys. Chem. B 2008 112 9020 9041
52. I. Yoo A. Aksimentiev J. Phys. Chem. Lett. 2012 3 45 50
53. I. S. Joung T. E. Cheatham J. Phys. Chem. B 2009 113 13279 13290
54. C. Zhang S. Raugei B. Eisenberg P. Carloni J. Chem. Theory Comput. 2010 6 2167 2175
55. M. P. Allen and D. J. Tildesley, Computer Simulation of Liquids, Oxford University Press, USA, 1989
56. T. Darden D. York L. Pedersen J. Chem. Phys. 1993 98 10089 10092
57. F. Hedman A. Laaksonen Chem. Phys. Lett. 2006 425 142 147
58. A. P. Lyubartsev A. Laaksonen J. Chem. Phys. 1999 111 11207 11215
59. P. K. Mehrotra D. L. Beveridge J. Am. Chem. Soc. 1980 6 4287 4294
60. M. Mezei D. Beveridge Methods Enzymol. 1986 127 21 47
61. M. Feig B. M. Pettitt Biophys. J. 1999 77 1769 1781
62. V. A. Makarov B. K. Andrews B. M. Pettitt Biopolymers 1998 45 469 478
63. W. R. Rudnicki B. M. Pettitt Biopolymers 1997 41 107 119
64. D. L. Bergman L. Laaksonen A. Laaksonen J. Mol. Graphics Modell. 1997 15 328 333
65. D. L. Bergman A. Laaksonen Mol. Simul. 1998 20 245 264
66. P. Kusalik, A. Laaksonen and I. Svishchev, in Molecular Dynamics: From Classical to Quantum Methods, ed., P. Balbuena, and, J. Seminario, Elsevier, 1999, pp. 61-97
67. N. Korolev A. P. Lyubartsev L. Nordenskiold A. Laaksonen J. Mol. Biol. 2001 308 907 917
68. N. Korolev A. P. Lyubartsev A. Laaksonen L. Nordenskid Biophys. J. 2002 82 2860 2875
69. N. Korolev A. P. Lyubartsev A. Laaksonen L. Nordenskiold Eur. Biophys. J. 2004 33 671 682
70. L. van Dam A. P. Lyubartsev A. Laaksonen L. Nordenskiöld J. Phys. Chem. B 1998 108 10636 10642
71. A. P. Lyubartsev A. Laaksonen J. Biomol. Struct. Dyn. 1998 16 579 592
72. R. Impey P. Madden I. McDonald J. Phys. Chem. 1983 87 5071 5083
73. B. Halle V. P. Denisov Biopolymers 1999 48 210 233
74. L. van Dijk M. Gruwel W. Jesse J. De Bleijser J. Leyte Biopolymers 1987 26 261 284
75. V. P. Denisov B. Halle Proc. Natl. Acad. Sci. U. S. A. 2000 97 629 633
76. B. Schoenborn A. Garcia R. Knott Prog. Biophys. Mol. Biol. 1995 64 105 119
77. J. Rosenberg N. Seeman J. Park Kim F. Suddath H. Nicholas A. Rich Nature 1973 243 150 154
78. V. Bartenev E. I. Golovamov K. Kapitonova M. Mokulskii L. Volkova I. Skuratovskii J. Mol. Biol. 1983 169 217 234
79. C. F. Anderson M. T. J. Record Annu. Rev. Phys. Chem. 1995 46 657 700
80. M. A. Young B. Jayaram D. L. Beveridge J. Am. Chem. Soc. 1997 119 59 69
81. M. A. Young G. Ravishanker D. L. Beveridge Biophys. J. 1997 73 2313 2336
82. T. E. Cheatham P. A. Kollman Structure 1997 5 1297 1311
83. A. D. MacKerell J. Phys. Chem. B 1997 101 646 650
84. M. A. Young D. L. Beveridge J. Mol. Biol. 1998 281 675 687
85. A. M. Bonvin Eur. Biophys. J. 2000 29 57 60
86. R. Štefl J. Koča J. Am. Chem. Soc. 2000 122 5025 5033
87. K. J. McConnell D. L. Beveridge J. Mol. Biol. 2000 304 803 820
88. D. Hamelberg L. McFail-Isom L. D. Williams W. D. Wilson J. Am. Chem. Soc. 2000 122 10513 10520
89. P. Auffinger E. Westhof J. Mol. Biol. 2000 300 1113 1131
90. P. Auffinger E. Westhof J. Mol. Biol. 2001 305 1057 1072
91. S. Y. Reddy F. Leclerc M. Karplus Biophys. J. 2003 84 1421 1449
92. N. Korolev A. P. Lyubartsev A. Laaksonen L. Nordenskiöld Nucleic Acids Res. 2003 31 5971 5981
93. N. Korolev A. P. Lyubartsev A. Laaksonen L. Nordenskiöld Biopolymers 2004 73 542 555
94. A. Madhumalar M. Bansal Biophys. J. 2003 85 1805 1816
95. F. Mocci G. Saba Biopolymers 2003 68 471 485
96. F. Mocci A. Laaksonen A. Lyubartsev G. Saba J. Phys. Chem. B 2004 16295 16302
97. P. Várnai K. Zakrzewska Nucleic Acids Res. 2004 32 4269 4280
98. S. Y. Ponomarev K. M. Thayer D. L. Beveridge Proc. Natl. Acad. Sci. U. S. A. 2004 101 14771 14775
99. M. Rueda E. Cubero C. A. Laughton M. Orozco Biophys. J. 2004 87 800 811
100. Y. Cheng N. Korolev L. Nordenskiöld Nucleic Acids Res. 2006 34 686 696
101. A. Naômé P. Schyman A. Laaksonen D. P. Vercauteren J. Phys. Chem. B 2010 114 4789 4801
102. X. Shen B. Gu S. A. Che F. S. Zhang J. Chem. Phys. 2011 135 034509
103. W. Li L. Nordenskiöld Y. Mu J. Phys. Chem. B 2011 115 14713 14720
104. T. E. Cheatham P. Cieplak P. A. Kollman J. Biomol. Struct. Dyn. 1999 16 845 862
105. J. Wang P. Cieplak P. A. Kollman J. Comput. Chem. 2000 21 1049
106. L. Langley J. Biomol. Struct. Dyn. 1998 16 487 509
107. X. Dang J. Chem. Phys. 1992 96 6970
108. K. Heinzinger Physica B+C 1985 131 196 216
109. K. P. Jensen W. L. Jorgensen J. Chem. Theory Comput. 2006 2 1499 1509
110. D. Beglov B. Roux C. Hc J. Chem. Phys. 1994 100 9050 9063
111. B. Roux B. Prod'hom M. Karplus Biophys. J. 1995 68 876 892
112. B. Roux Biophys. J. 1996 71 3177 3185
113. D. E. Smith L. X. Dang J. Chem. Phys. 1994 100 3757
114. X. Shui L. McFail-Isom G. Hu L. Williams Biochemistry 1998 37 8341 8355
115. X. Shui C. C. Sines L. McFail-Isom D. VanDerveer L. D. Williams Biochemistry 1998 37 16877 16887
116. V. Tereshko G. Minasov M. Egli J. Am. Chem. Soc. 1999 121 3590 3595
117. S. B. Howerton C. C. Sines D. VanDerveer L. D. Williams Biochemistry 2001 40 10023 10031
118. V. Tereshko C. J. Wilds G. Minasov T. P. Prakash M. A. Maier A. Howard Z. Wawrzak M. Manoharan M. Egli Nucleic Acids Res. 2001 29 1208 1215
119. T. K. Chiu R. E. Dickerson J. Mol. Biol. 2000 301 915 945
120. K. K. Woods L. McFail-Isom C. C. Sines S. B. Howerton R. K. Stephens L. D. Williams J. Am. Chem. Soc. 2000 122 1546 1547
121. N. V. Hud V. Sklenár J. Feigon J. Mol. Biol. 1999 286 651 660
122. F. Cesare Marincola V. P. Denisov B. Halle J. Am. Chem. Soc. 2004 126 6739 6750
123. N. C. Stellwagen S. Magnusdottir C. Gelfi P. G. Righetti J. Mol. Biol. 2001 305 1025 1033
124. N. V. Hud J. Feigon J. Am. Chem. Soc. 1997 119 5756 5757
125. F. Lankas T. E. Cheatham N. Spacková P. Hobza J. Langowski J. Sponer Biophys. J. 2002 82 2592 2609
126. T. E. Cheatham M. A. Young Biopolymers 2000 56 232 256
127. N. V. Hud J. Feigon Biochemistry 2002 41 9900 9910
128. I. Rouzina V. A. Bloomfield Biophys. J. 1998 74 3152 3164
129. L. Yang B. M. Pettitt J. Phys. Chem. 1996 100 2564 2566
130. M. Feig B. M. Pettitt J. Phys. Chem. B 1997 101 7361 7363
131. A. S. Petrov G. R. Pack G. Lamm J. Phys. Chem. B 2004 108 6072 6081
132. J. J. de Pablo Annu. Rev. Phys. Chem. 2011 62 555 574
133. L. Guldbrand B. Jönsson H. Wennerström P. Linse J. Chem. Phys. 1984 80 2221 2228
134. L. Einarsson P. O. Eriksson L. Nordenskiöld A. Rupprecht J. Phys. Chem. 1990 94 2696 2702
135. L. Guldbrand Mol. Phys. 1989 67 217 237
136. L. Guldbrand T. Forrester R. Lynden-Bell Mol. Phys. 1989 67 473 493
137. A. Kornyshev S. Dominic L. L. amd Leikin A. Wynween Rev. Mod. Phys. 2007 79 943 996
138. M. Kanduc J. Dobnikar R. Podgornik Soft Matter 2007 5 868 877
139. G. Tellez E. Trizac J. Stat. Mech.: Theory Exp. 2006 P06018
140. G. Tellez E. Trizac Phys. Rev. Lett. 2006 96 038302
141. R. Cortini A. Kornyshev D. Lee S. Leikin Biophys. J. 2011 101 875 884
142. T. Schlick Curr. Opin. Struct. Biol. 1995 5 245 262
143. D. I. Cherny T. M. Jovin J. Mol. Biol. 2001 313 295 307
144. P. E. Rouse, Jr J. Chem. Phys. 1953 21 1272 1280
145. B. H. Zimm J. Chem. Phys. 1956 24 269 278
146. E. Simon J. Chem. Phys. 1970 52 3879 3886
147. R. C. DeMille V. Molinero J. Chem. Phys. 2009 131 1 16
148. R. C. DeMille T. E. Cheatham III V. Molinero J. Phys. Chem. B 2011 115 132 142
149. T. A. Knotts, IV N. Rathoreb D. C. Schwartzc J. J. de Pablo J. Chem. Phys. 2007 126 1 12
150. A. P. Lyubartsev A. Laaksonen Phys. Rev. E: Stat. Phys., Plasmas, Fluids, Relat. Interdiscip. Top. 1997 55 5689 5696
151. R. McGreevy L. Pusztai Mol. Simul. 1988 1 359 367
152. A. Lyubartsev A. Mirzoev L.-J. Chen A. Laaksonen Faraday Discuss. 2010 144 43 56
153. A. Lyubartsev A. Laaksonen Phys. Rev. E: Stat. Phys., Plasmas, Fluids, Relat. Interdiscip. Top. 1995 52 3730 3737
154. A. Lyubartsev A. Laaksonen J. Chem. Phys. 1999 111 11207 11215
155. A. Savelyev G. A. Papoian J. Phys. Chem. B 2009 113 7785 7793
156. A. Savelyev G. A. Papoian Proc. Natl. Acad. Sci. U. S. A. 2010 107 20340 20345
157. A. Savelyev Phys. Chem. Chem. Phys. 2012 14 2250 2254
158. J. Skolnick M. Fixman Macromolecules 1977 10 944 948
159. A. Naômé, A. Mirzoev, A. P. Lyubartsev, D. P. Vercauteren and A. Laaksonen, 2012, unpublished results