Investigation of the polymeric properties of α-synuclein and comparison with NMR experiments: A Replica Exchange Molecular Dynamics study

Journal of Chemical Theory and Computation

Volumn 8, Issue 10, 2012, Pages 3929-3942

  Narayanan, Chitra ^a   Weinstock, Daniel S ^b   Wu, Kuen Phon ^a   Baum, Jean ^a,b   Levy, Ronald M ^a,b  

^a RUTGERS UNIVERSITY   (United States)

^b RUTGERS UNIVERSITY   (United States)

Author keywords

[No Author keywords available]

Indexed keywords

EID: 84867384869     PISSN: 15499618     EISSN: 15499626     Source Type: Journal    
DOI: 10.1021/ct300241t     Document Type: Article

References (101)

1. Dunker, A. K.; Lawson, J. D.; Brown, C. J.; Williams, R. M.; Romero, P.; Oh, J. S.; Oldfield, C. J.; Campen, A. M.; Ratliff, C. M.; Hipps, K. W.; Ausio, J.; Nissen, M. S.; Reeves, R.; Kang, C.; Kissinger, C. R.; Bailey, R. W.; Griswold, M. D.; Chiu, W.; Garner, E. C.; Obradovic, Z. J. Mol. Graphics Modell. 2001, 19, 26
2. Uversky, V. N. Protein Sci. 2002, 11, 739
3. Dyson, H.; Wright, P. Mol. Cell. Biol. 2005, 6, 197
4. Chiti, F.; Dobson, C. M. Annu. Rev. Biochem. 2006, 75, 333
5. Uversky, V. N.; Gillespie, J. R.; Fink, A. L. Proteins 2000, 41, 415
6. Dyson, H. J.; Wright, P. E. Chem. Rev. 2004, 104, 3607
7. Eliezer, D. Curr. Opin. Struct. Biol. 2009, 19, 23
8. Tran, H. T.; Mao, A.; Pappu, R. V. J. Am. Chem. Soc. 2008, 130, 7380
9. Mao, A. H.; Crick, S. L.; Vitalis, A.; Chicoine, C. L.; Pappu, R. V. Proc. Natl. Acad. Sci. U. S. A. 2010, 107, 8183
10. Wu, K.-P.; Weinstock, D. S.; Narayanan, C.; Levy, R. M.; Baum, J. J. Mol. Biol. 2009, 391, 784
11. Burre, J.; Sharma, M.; Tsetsenis, T.; Buchman, V.; Etherton, M. R.; Sudhof, T. C. Science 2010, 329, 1663
12. Norris, E. H.; Giasson, B. I.; Lee, V. M. Curr. Top. Dev. Biol. 2004, 60, 17
13. Davidson, W. S.; Jonas, A.; Clayton, D. F.; George, J. M. J. Biol. Chem. 1998, 273, 9443
14. Moore, D. J.; West, A. B.; Dawson, V. L.; Dawson, T. M. Annu. Rev. Neurosci. 2005, 28, 57
15. Spillantini, M. G.; Schmidt, M. L.; Lee, V. M.-Y.; Trojanowski, J. Q.; Jakes, R.; Goedert, M. Nature 1997, 388, 839
16. Goedert, M. Nature 2001, 2, 492
17. Bussell, R., Jr.; Eliezer, D. J. Biol. Chem. 2001, 276, 45996
18. Eliezer, D.; Kutluay, E.; Bussell, R., Jr.; Browne, G. J. Mol. Biol. 2001, 307, 1061
19. Sung, Y. H.; Eliezer, D. J. Mol. Biol. 2007, 372, 689
20. Bertoncini, C. W.; Jung, Y. S.; Fernandez, C. O.; Hoyer, W.; Griesinger, C.; Jovin, T. M.; Zweckstetter, M. Proc. Natl. Acad. Sci. U. S. A. 2005, 102, 1430
21. Wu, K. P.; Kim, S.; Fela, D. A.; Baum, J. J. Mol. Biol. 2008, 378, 1104
22. Bernardó, P; Bertoncini, C. W.; Griesinger, C; Zweckstetter, M; Blackledge, M. J. Am. Chem. Soc. 2005, 127, 17968
23. Dedmon, M. M.; Lindorff-Larsen, K.; Christodoulou, J.; Vendruscolo, M.; Dobson, C. M. J. Am. Chem. Soc. 2005, 127, 476
24. Ullman, O.; Fisher, C. K.; Stultz, C. M. J. Am. Chem. Soc. 2011, not supplied.
25. Salmon, L; Nodet, G.; Ozenne, V; Yin, G; Jensen, M. R.; Zweckstetter, M; Blackledge, M J. Am. Chem. Soc. 2010, 132, 8407
26. Uversky, V. N.; Li, J.; Fink, A. J. Biol. Chem. 2001, 276, 10737
27. Kim, H.-Y.; Hiese, H.; Fernandez, C.; Baldus, M.; Zweckstetter, M. ChemBioChem. 2007, 8, 1671
28. Bertoncini, C.; Jung, Y.-s.; Fernandez, C.; Hoyer, W.; Griesinger, C.; Jovin, T.; Zweckstetter, M. Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 2005, 102, 1430
29. Bright, J. N.; Woolf, T. B.; Hoh, J. H. Prog. Biophys. Mol. Biol. 2001, 76, 131
30. Vitalis, A.; Wang, X.; Pappu, R. V. Biophys. J. 2007, 93, 1923
31. Tran, H. T.; Pappu, R. V. Biophys. J. 2006, 91, 1868
32. Gennes, P. D. Scaling Concepts in Polymer Physics; Cornell University Press: Ithaca, NY, 1979.
33. Grosberg, A.; Khoklov, A. Statistical Physics of Macromolecules; AIP Press: New York, 1994.
34. Flory, P. Statistical Mechanics of Chain Molecules. Cornell University Press: Ithaca, NY, 1953.
35. Chan, H. S.; Dill, K. A. Annu. Rev. Biophys. Biol. 1991, 20, 447
36. 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
37. Zhou, H.-X. Biochemistry 2004, 43, 2141
38. Cifra, P. Polymer 2004, 45, 5995
39. Mohana-Borges, R; G., N.; Kroon, G. J. A.; Dyson, J. H.; Wright, P. E. J. Mol. Biol. 2004, 340, 1131
40. Annila, A.; Permi, P. Concepts Magn. Reson., Part A 2004, 23A, 22
41. Vitalis, A.; Lyle, N.; Pappu, R. V. Biophys. J. 2009, 97, 303
42. Vitalis, A.; Wang, X.; Pappu, R. V. J. Mol. Biol. 2008, 384, 279
43. Felts, A. K.; Gallicchio, E.; Chekmarev, D.; Paris, K. A.; Friesner, R. A.; Levy, R. M. J. Chem. Theory Comput. 2008, 4, 855
44. Gallicchio, E.; Paris, K.; Levy, R. M. J. Chem. Theory Comput. 2009, 5, 2544
45. Weinstock, D. S.; Narayanan, C.; Felts, A. K.; Andrec, M.; Levy, R. M.; Wu, K. P.; Baum, J. J. Am. Chem. Soc. 2007, 129, 4858
46. Marsh, J. A.; Forman-Kay, J. D. Biophys. J. 2010, 98, 2383
47. Kataoka, M.; Kuwajima, K.; Tokunaga, F.; Goto, Y. Protein Sci. 1997, 6, 422
48. Allison, J. R.; Varnai, P.; Dobson, C. M.; Vendruscolo, M. J. Am. Chem. Soc. 2009, 131, 18314
49. Wilkins, D. K.; Grimshaw, S. B.; Receveur, V.; Dobson, C. M.; Jones, J. A.; Smith, L. J. Biochemistry 1999, 38, 16424
50. Schäfer, L. Excluded Volume Effects in Polymer Solutions As Explained by the Renormalization Group; Springer: New York, 1999.
51. Obolensky, O. I.; Schlepckow, K.; Schwalbe, H.; Solov'yov, A. V. J. Biomol. NMR 2007, 39, 1
52. Marsh, J. A.; Baker, J. M. R.; Tollinger, M; Forman-Kay, J. D. J. Am. Chem. Soc. 2008, 130, 7804
53. Nodet, G.; Salmon, L.; Ozenne, V.; Meier, S.; Jensen, M. R.; Blackledge, M. J. Am. Chem. Soc. 2009, 131, 17908
54. Cornilescu, G.; Bax, A. J. Am. Chem. Soc. 2000, 122, 10143
55. Cornilescu, G.; Marquardt, J. L.; Ottiger, M.; Bax, A. J. Am. Chem. Soc. 1998, 120, 6836
56. Wang, X.; Bansal, S.; Jiang, M.; Prestegard, J. H. Protein Sci. 2008, 17, 899
57. Choy, W. Y.; Mulder, F. A.; Crowhurst, K. A.; Muhandiram, D. R.; Millett, I. S.; Doniach, S.; Forman-Kay, J. D.; Kay, L. E. J. Mol. Biol. 2002, 316, 101
58. Doi, M.; Edwards, S. F. The Theory of Polymer Dynamics; Clarendon Press: Oxford, U. K., 1988.
59. Binolfi, A.; Rasia, R. M.; Bertoncini, C. W.; Ceolin, M.; Zweckstetter, M.; Griesinger, C.; Jovin, T. M.; Fernandez, C. O. J. Am. Chem. Soc. 2006, 128, 9893
60. Dobrynin, A. V.; Rubinstein, M. Prog. Polym. Sci. 2005, 30, 1049
61. Dobrynin, A. V.; Rubenstein, M. J. Phys. II 1995, 5, 677
62. Dobrynin, A. V.; Colby, R. H.; Rubinstein, M. J. Polym. Sci., Part B: Polym. Phys. 2004, 42, 3513
63. Kantor, Y.; Kardar, M.; Ertas, D. Physica A 1998, 249, 301
64. Louhivuori, M; P., K.; Fredriksson, K; Permi, P; Lounila, J; Annila, A J. Am. Chem. Soc. 2003, 125, 15647
65. Cubrovic, M.; Obolensky, O. I.; Solov'yov, A. V. Eur. Phys. J. D 2009, 51, 41
66. Jensen, M. R.; M., P.; Griesinger, C; Zweckstetter, M; Grzesiek, S; Bernardo, P; Blackledge, M Structure 2009, 17, 1169
67. Schuler, B; L., E.; Steinbach, P. J.; Kumke, M; Eaton, W. A. Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 2005, 102, 2754
68. Salmon, L.; Nodet, G.; Ozenne, V.; Yin, G.; Jensen, M. R.; Zweckstetter, M.; Blackledge, M. J. Am. Chem. Soc. 2010, 132, 8407
69. Eleizer, D.; Kutluay, E.; Bussel, R.; Browne, G. J. Mol. Biol. 2001, 307, 1061
70. Wu, K.-P.; Kim, S.; Fela, D.; Baum, J. J. Mol. Biol. 2008, 378, 1104
71. Sung, Y.; Eleizer, D. J. Mol. Biol. 2007, 372, 689
72. Vendruscolo, M. Curr. Opin. Struct. Biol. 2007, 17, 15
73. Fisher, C. K.; Huang, A.; Stultz, C. M. J. Am. Chem. Soc. 2010, 132, 14919
74. Marsh, J. A.; Forman-Kay, J. D. J. Mol. Biol. 2009, 391, 359
75. Shi, L.; Traaseth, N. J.; Verardi, R.; Gustavsson, M.; Gao, J.; Veglia, G. J. Am. Chem. Soc. 2011, 133, 2232
76. Schneider, R.; Huang, J. R.; Yao, M.; Communie, G.; Ozenne, V.; Mollica, L.; Salmon, L.; Jensen, M. R.; Blackledge, M. Mol. BioSyst. 2012, 8, 58
77. Frishman, D.; Argos, P. Proteins 1995, 23, 566
78. Zhao, M.; Cascio, D.; Sawaya, M. R.; Eisenberg, D. Protein Sci. 2011, 20, 996
79. Zibaee, S.; Makin, O. S.; Goedert, M.; Serpell, L. C. Protein Sci. 2007, 16, 906
80. Bartels, T.; Choi, J. G.; Selkoe, D. J. Nature 2011, 477, 107
81. Wang, W.; Perovic, I.; Chittuluru, J.; Kaganovich, A.; Nguyen, L. T.; Liao, J.; Auclair, J. R.; Johnson, D.; Landeru, A.; Simorellis, A. K.; Ju, S.; Cookson, M. R.; Asturias, F. J.; Agar, J. N.; Webb, B. N.; Kang, C.; Ringe, D.; Petsko, G. A.; Pochapsky, T. C.; Hoang, Q. Q. Proc. Natl. Acad. Sci. U. S. A. 2011, 108, 17797
82. Fauvet, B.; Mbefo, M. K.; Fares, M. B.; Desobry, C.; Michael, S.; Ardah, M. T.; Tsika, E.; Coune, P.; Prudent, M.; Lion, N.; Eliezer, D.; Moore, D. J.; Schneider, B.; Aebischer, P.; El-Agnaf, O. M.; Masliah, E.; Lashuel, H. A. J. Biol. Chem. 2012, not supplied.
83. Wu, K. P.; Baum, J. J. Am. Chem. Soc. 2010, 132, 5546
84. Pellarin, R.; Caflisch, A. J. Mol. Biol. 2006, 360, 882
85. Abedini, A.; Raleigh, D. P. Protein Eng. Des. Sel. 2009, 22, 453
86. Anderson, V. L.; Ramlall, T. F.; Rospigliosi, C. C.; Webb, W. W.; Eliezer, D. Proc. Natl. Acad. Sci. U. S. A. 2010, not supplied.
87. Sugita, Y.; Okamoto, Y. Chem. Phys. Lett. 1999, 314, 141
88. Felts, A.; Harano, Y.; Gallichio, E.; Levy, R. Proteins: Struct., Funct., Bioinf. 2004, 56, 310
89. Banks, J. L.; Beard, H. S.; Cao, Y.; Cho, A. E.; Damm, W.; Farid, R.; Felts, A. K.; Halgren, T. A.; Mainz, D. T.; Maple, J. R.; Murphy, R.; Philipp, D. M.; Repasky, M. P.; Zhang, L. Y.; Berne, B. J.; Friesner, R. A.; Gallichio, E.; Levy, R. M. J. Comput. Chem. 2005, 26, 1752
90. Gallicchio, E.; Levy, R. M. J. Comput. Chem. 2004, 25, 479
91. Kaminsky, G.; Friesner, R.; Tirado-Rives, J.; Jorgensen, W. J. Phys. Chem B 2001, 105, 6474
92. Dima, R. I.; Thirumalai, D. J. Phys. Chem. B 2004, 108, 6564
93. Honeycutt, J.; Thirumalai, D. J. Chem. Phys. 1989, 90, 4542
94. de la Torre, J. G.; Huertas, M. L.; Carrasco, B. Biophys. J. 2000, 78, 719
95. Ernst, R.; Bodenhausen, G.; A., W. Principles of Nuclear Magnetic Resonance in One and Two Dimensions; Oxford University Press: Oxford, U. K., 1987.
96. Andrec, M.; Du, P.; Levy, R. M. J. Am. Chem. Soc. 2001, 123, 1222
97. Andrec, M.; Du, P.; Levy, R. M. J. Biomol. NMR 2001, 21, 335
98. Zweckstetter, M.; Bax, A. J. Am. Chem. Soc. 2000, 122, 3791
99. Gast, K.; Damaschun, H.; Eckert, K.; Schulze-Forster, K.; Maurer, H. R.; Muller-Frohne, M.; Zirwer, D.; Czarnecki, J.; Damaschun, G. Biochemistry 1995, 34, 13211
100. Fitzkee, N. C.; Rose, G. D. Proc. Natl. Acad. Sci. U. S. A. 2004, 101, 12497
101. Johnson, S. Psychometrica 1967, 32, 241