Context and force field dependence of the loss of protein backbone entropy upon folding using realistic denatured and native state ensembles

Journal of the American Chemical Society

Volumn 134, Issue 38, 2012, Pages 15929-15936

  Baxa, Michael C ^a,b   Haddadian, Esmael J ^a,c   Jha, Abhishek K ^b,c,d   Freed, Karl F ^b,c   Sosnick, Tobin R ^a,b  

^a UNIVERSITY OF CHICAGO   (United States)

^b UNIVERSITY OF CHICAGO   (United States)

^c UNIVERSITY OF CHICAGO   (United States)

^d Agios   (United States)

Author keywords

[No Author keywords available]

Indexed keywords

ALL-ATOM SIMULATIONS; AVERAGE LOSS; CONFORMATIONAL ENTROPY; CORRELATED MOTIONS; DENATURED STATE; FORCE FIELDS; LOCAL ENVIRONMENTS; LOCAL SEQUENCES; NATIVE STATE; PROTEIN BACKBONE;

ENTROPY; PROTEINS;

DENATURATION;

PROTEIN;

ALPHA HELIX; AMINO ACID SEQUENCE; ARTICLE; CONTROLLED STUDY; ENTROPY; PROTEIN CONFORMATION; PROTEIN DENATURATION; PROTEIN FOLDING; PROTEIN STABILITY; SIMULATION; VIBRATION;

PROTEIN DENATURATION; PROTEINS; THERMODYNAMICS;

EID: 84866679728     PISSN: 00027863     EISSN: 15205126     Source Type: Journal    
DOI: 10.1021/ja3064028     Document Type: Article

References (64)

1. Stites, W. E.; Pranata, J. Proteins 1995, 22, 132-140
2. Meirovitch, H. Curr. Opin. Struct. Biol. 2007, 17, 181-186
3. DAquino, J. A.; Gomez, J.; Hilser, V. J.; Lee, K. H.; Amzel, L. M.; Freire, E. Proteins 1996, 25, 143-156
4. Yang, D.; Kay, L. E. J. Mol. Biol. 1996, 263, 369-382
5. Zaman, M. H.; Shen, M. Y.; Berry, R. S.; Freed, K. F.; Sosnick, T. R. J. Mol. Biol. 2003, 331, 693-711
6. Jha, A. K.; Colubri, A.; Zaman, M. H.; Koide, S.; Sosnick, T. R.; Freed, K. F. Biochemistry 2005, 44, 9691-9702
7. Kaminski, G. A.; Friesner, R. A.; Tirado-Rives, J.; Jorgensen, W. L. Abstr. Pap.-Am. Chem. Soc. 2000, 220, U279
8. Kaminski, G. A.; Friesner, R. A.; Tirado-Rives, J.; Jorgensen, W. L. J. Phys. Chem. B 2001, 105, 6474-6487
9. Garcia, A. E.; Sanbonmatsu, K. Y. Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 2002, 99, 2782-7
10. Jorgensen, W. L.; Chandrasekhar, J.; Madura, J. D.; Impey, R. W.; Klein, M. L. J. Comput. Chem. 1983, 79, 926-935
11. MacKerell, A. D.; Bashford, D.; Bellott, M.; Dunbrack, R. L.; Evanseck, J. D.; Field, M. J.; Fischer, S.; Gao, J.; Guo, H.; Ha, S.; Joseph-McCarthy, D.; Kuchnir, L.; Kuczera, K.; Lau, F. T. K.; Mattos, C.; Michnick, S.; Ngo, T.; Nguyen, D. T.; Prodhom, B.; Reiher, W. E.; Roux, B.; Schlenkrich, M.; Smith, J. C.; Stote, R.; Straub, J.; Watanabe, M.; Wiorkiewicz-Kuczera, J.; Yin, D.; Karplus, M. J. Phys. Chem. B 1998, 102, 3586-3616
12. Mackerell, A. D., Jr.; Feig, M.; Brooks, C. L., III. J. Comput. Chem. 2004, 25, 1400-1415
13. Schafer, H.; Daura, X.; Mark, A. E.; van Gunsteren, W. F. Proteins 2001, 43, 45-56
14. Peter, C.; Oostenbrink, C.; van Dorp, A.; van Gunsteren, W. F. J. Chem. Phys. 2004, 120, 2652-2661
15. Alexandrescu, A. T.; Rathgeb-Szabo, K.; Rumpel, K.; Jahnke, W.; Schulthess, T.; Kammerer, R. A. Protein Sci. 1998, 7, 389-402
16. Thompson, J. B.; Hansma, H. G.; Hansma, P. K.; Plaxco, K. W. J. Mol. Biol. 2002, 322, 645-652
17. Yang, A. S.; Honig, B. J. Mol. Biol. 1995, 252, 351-365
18. Nemethy, G.; Scheraga, H. Biopolymers 1965, 3, 155
19. Wang, J.; Szewczuk, Z.; Yue, S. Y.; Tsuda, Y.; Konishi, Y.; Purisima, E. O. J. Mol. Biol. 1995, 253, 473-492
20. Scott, K. A.; Alonso, D. O.; Sato, S.; Fersht, A. R.; Daggett, V. Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 2007, 104, 2661-2666
21. Jha, A. K.; Colubri, A.; Freed, K. F.; Sosnick, T. R. Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 2005, 102, 13099-13104
22. Perico, A.; Pratolongo, R.; Freed, K. F.; Pastor, R. W.; Szabo, A. J. Chem. Phys. 1993, 98, 564-573
23. Lindorff-Larsen, K.; Trbovic, N.; Maragakis, P.; Piana, S.; Shaw, D. E. J. Am. Chem. Soc. 2012, 134, 3787-3791
24. Guo, Z.; Brooks, C. L., 3rd; Boczko, E. M. Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 1997, 94, 10161-10166
25. Kim, S. Y.; Lee, J.; Lee, J. Biophys. Chem. 2005, 115, 195-200
26. Kim, S. Y.; Lee, J.; Lee, J. J. Chem. Phys. 2004, 120, 8271-8276
27. Voelz, V. A.; Bowman, G. R.; Beauchamp, K.; Pande, V. S. J. Am. Chem. Soc. 2010, 132, 1526-1528
28. Jacob, J.; Krantz, B.; Dothager, R. S.; Thiyagarajan, P.; Sosnick, T. R. J. Mol. Biol. 2004, 338, 369-382
29. Plaxco, K. W.; Millett, I. S.; Segel, D. J.; Doniach, S.; Baker, D. Nat. Struct. Biol. 1999, 6, 554-556
30. Jacob, J.; Dothager, R. S.; Thiyagarajan, P.; Sosnick, T. R. J. Mol. Biol. 2007, 367, 609-615
31. Yoo, T. Y.; Meisburger, S. P.; Hinshaw, J.; Pollack, L.; Haran, G.; Sosnick, T. R.; Plaxco, K. J. Mol. Biol. 2012, 418, 226-236
32. Muller-Spath, S.; Soranno, A.; Hirschfeld, V.; Hofmann, H.; Ruegger, S.; Reymond, L.; Nettels, D.; Schuler, B. Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 2010, 107, 14609-14614
33. Schuler, B.; Lipman, E. A.; Eaton, W. A. Nature 2002, 419, 743-747
34. Sherman, E.; Haran, G. Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 2006, 103, 11539-11543
35. Cheung, M. S.; Garcia, A. E.; Onuchic, J. N. Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 2002, 99, 685-690
36. Fitzgerald, J. E.; Jha, A. K.; Sosnick, T. R.; Freed, K. F. Biochemistry 2007, 46, 669-682
37. Zaman, M. H.; Shen, M. Y.; Berry, R. S.; Freed, K. F. J. Phys. Chem. B 2003, 107, 1685-1691
38. Freddolino, P. L.; Park, S.; Roux, B.; Schulten, K. Biophys. J. 2009, 96, 3772-3780
39. Piana, S.; Lindorff-Larsen, K.; Shaw, D. E. Biophys. J. 2011, 100, L47-149
40. Beauchamp, K. A.; Lin, Y. S.; Das, R.; Pande, V. S. J. Chem. Theory Comput. 2012, 8, 1409-1414
41. Fitzkee, N. C.; Rose, G. D. J. Mol. Biol. 2005, 353, 873-887
42. Perico, A.; Pratolongo, R.; Freed, K. F.; Szabo, A. J. Chem. Phys. 1994, 101, 2554-2561
43. Lipari, G.; Szabo, A. J. Am. Chem. Soc. 1982, 104, 4546-4559
44. Lipari, G.; Szabo, A. J. Am. Chem. Soc. 1982, 104, 4559-4570
45. Best, R. B.; Hummer, G. J. Phys. Chem. B 2009, 113, 9004-9015
46. Garcia, A. E.; Onuchic, J. N. Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 2003, 100, 13898-13903
47. Itoh, K.; Sasai, M. Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 2006, 103, 7298-7303
48. Creamer, T. P.; Rose, G. D. Proteins 1994, 19, 85-97
49. Went, H. M.; Jackson, S. E. Protein Eng., Des. Sel. 2005, 18, 229-237
50. Mayne, L.; Englander, S.; Qiu, R.; Yang, J.; Gong, Y.; Spek, E.; Kallenbach, N. J. Am. Chem. Soc. 1998, 120, 10643-10645
51. Yang, J.; Zhao, K.; Gong, Y.; Vologodskii, A.; Kallenbach, N. J. Am. Chem. Soc. 1998, 120, 10646-10652
52. Makhatadze, G. I.; Privalov, P. L. Protein Sci. 1996, 5, 507-510
53. Vijay-Kumar, S.; Bugg, C. E.; Wilkinson, K. D.; Vierstra, R. D.; Hatfield, P. M.; Cook, W. J. J. Biol. Chem. 1987, 262, 6396-6399
54. Ponder, J. W. R., S.; Kundrot, C.; Huston, S.; Dudek, M.; Kong, Y.; Hart, R.; Hodson, M.; Pappu, R.; Mooiji, W.; Loeffler, G.; 3.7 ed.; Washington University: St. Louis, MO, 1999.
55. Shen, M. Y.; Freed, K. F. J. Comput. Chem. 2005, 26, 691-698
56. Shen, M. Y.; Freed, K. F. Biophys. J. 2002, 82, 1791-1808
57. Jha, A. K.; Freed, K. F. J. Chem. Phys. 2008, 128, 034501
58. Ooi, T.; Oobatake, M.; Nemethy, G.; Scheraga, H. A. Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 1987, 84, 3086-3090
59. Pastor, R. W.; Karplus, M. J. Phys. Chem. 1988, 92, 2636-2641
60. Liu, D.; Nocedal, J. Math. Prog. 1989, 45, 503-528
61. Nocedal, J. Math. Comp. 1980, 35, 773-782
62. Weeks, J.; Chandler, D.; Andersen, H. J. Chem. Phys. 1971, 54, 5237
63. Kohn, J. E.; Millett, I. S.; Jacob, J.; Zagrovic, B.; Dillon, T. M.; Cingel, N.; Dothager, R. S.; Seifert, S.; Thiyagarajan, P.; Sosnick, T. R.; Hasan, M. Z.; Pande, V. S.; Ruczinski, I.; Doniach, S.; Plaxco, K. W. Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 2004, 101, 12491-12496
64. Phillips, J. C.; Braun, R.; Wang, W.; Gumbart, J.; Tajkhorshid, E.; Villa, E.; Chipot, C.; Skeel, R. D.; Kale, L.; Schulten, K. J. Comput. Chem. 2005, 26, 1781-1802