Molecular mechanism of preQ1 riboswitch action: A molecular dynamics study

Journal of Physical Chemistry B

Volumn 116, Issue 42, 2012, Pages 12721-12734

  Banáŝ, Pavel ^a,b   Sklenovský, Petr ^a   Wedekind, Joseph E ^d   Ŝponer, Jir̂í ^a,b,c   Otyepka, Michal ^a  

^a PALACKÝ UNIVERSITY   (Czech Republic)

^b INSTITUTE OF BIOPHYSICS   (Czech Republic)

^c MASARYK UNIVERSITY   (Czech Republic)

^d UNIVERSITY OF ROCHESTER SCHOOL OF MEDICINE AND DENTISTRY   (United States)

Author keywords

[No Author keywords available]

Indexed keywords

BIOCHEMISTRY; GENE EXPRESSION; LIGANDS; MACROMOLECULES; RNA; STRUCTURAL DYNAMICS; TIME MEASUREMENT; X RAY CRYSTALLOGRAPHY;

FORCE FIELDS; FREE STATE; HIGH-SALT CRYSTALLIZATION; LIGAND BINDING; LIGAND-FREE; METABOLIC INTERMEDIATES; MOLECULAR DYNAMICS SIMULATIONS; MOLECULAR MECHANISM; PREDICTIVE POWER; RIBOSWITCHES; SIMULATION DATA; STACKING INTERACTION; STRUCTURAL PERTURBATION; TIME-SCALES; UNTRANSLATED REGIONS;

MOLECULAR DYNAMICS;

BACTERIAL RNA;

ARTICLE; CHEMICAL STRUCTURE; CHEMISTRY; MOLECULAR DYNAMICS; RIBOSWITCH; THERMOANAEROBACTER; X RAY CRYSTALLOGRAPHY;

CRYSTALLOGRAPHY, X-RAY; MODELS, MOLECULAR; MOLECULAR DYNAMICS SIMULATION; RIBOSWITCH; RNA, BACTERIAL; THERMOANAEROBACTER;

EID: 84867801144     PISSN: 15206106     EISSN: 15205207     Source Type: Journal    
DOI: 10.1021/jp309230v     Document Type: Article

References (89)

1. Barrick, J. E.; Breaker, R. R. Genome Biol. 2007, 8, 1
2. Serganov, A. Rna Biol. 2010, 7, 98
3. Liberman, J. A.; Wedekind, J. E. Wiley Interdiscip. Rev.: RNA 2012, 3, 369
4. Zhang, J.; Lau, M. W.; Ferre-DAmare, A. R. Biochemistry 2010, 49, 9123
5. Blouin, S.; Mulhbacher, J.; Penedo, J. C.; Lafontaine, D. A. ChemBioChem 2009, 10, 400
6. Liberman, J. A.; Wedekind, J. E. Curr. Opin. Struct. Biol. 2011, 21, 327
7. Montange, R. K.; Batey, R. T. Annu. Rev. Biophys. 2008, 37, 117
8. Griffiths-Jones, S.; Moxon, S.; Marshall, M.; Khanna, A.; Eddy, S. R.; Bateman, A. Nucleic Acids Res. 2005, 33, D121
9. Weinberg, Z.; Barrick, J. E.; Yao, Z.; Roth, A.; Kim, J. N.; Gore, J.; Wang, J. X.; Lee, E. R.; Block, K. F.; Sudarsan, N.; Neph, S.; Tompa, M.; Ruzzo, W. L.; Breaker, R. R. Nucleic Acids Res. 2007, 35, 4809
10. Meyer, M. M.; Roth, A.; Chervin, S. M.; Garcia, G. A.; Breaker, R. R. RNA 2008, 14, 685
11. Roth, A.; Winkler, W. C.; Regulski, E. E.; Lee, B. W. K.; Lim, J.; Jona, I.; Barrick, J. E.; Ritwik, A.; Kim, J. N.; Welz, R.; Iwata-Reuyl, D.; Breaker, R. R. Nat. Struct. Mol. Biol. 2007, 14, 308
12. Rieder, U.; Lang, K.; Kreutz, C.; Polacek, N.; Micura, R. ChemBioChem 2009, 10, 1141
13. Spitale, R. C.; Torelli, A. T.; Krucinska, J.; Bandarian, V.; Wedekind, J. E. J. Biol. Chem. 2009, 284, 11012
14. Klein, D. J.; Edwards, T. E.; Ferre-DAmare, A. R. Nat. Struct. Mol. Biol. 2009, 16, 343
15. Kang, M.; Peterson, R.; Feigon, J. Mol. Cell 2009, 33, 784
16. Jenkins, J. L.; Krucinska, J.; McCarty, R. M.; Bandarian, V.; Wedekind, J. E. J. Biol. Chem. 2011, 286, 24626
17. Ditzler, M. A.; Otyepka, M.; Sponer, J.; Walter, N. G. Acc. Chem. Res. 2010, 43, 40
18. Razga, F.; Zacharias, M.; Reblova, K.; Koca, J.; Sponer, J. Structure 2006, 14, 825
19. Sklenovsky, P.; Florova, P.; Banas, P.; Reblova, K.; Lankas, F.; Otyepka, M.; Sponer, J. J. Chem. Theory Comput. 2011, 7, 2963
20. Reblova, K.; Spackova, N.; Stefl, R.; Csaszar, K.; Koca, J.; Leontis, N. B.; Sponer, J. Biophys. J. 2003, 84, 3564
21. Reblova, K.; Strelcova, Z.; Kulhanek, P.; Besscova, I.; Mathews, D. H.; Van Nostrand, K.; Yildirim, I.; Turner, D. H.; Sponer, J. J. Chem. Theory Comput. 2010, 6, 910
22. Spackova, N.; Sponer, J. Nucleic Acids Res. 2006, 34, 697
23. Mlynsky, V.; Banas, P.; Hollas, D.; Reblova, K.; Walter, N. G.; Sponer, J.; Otyepka, M. J. Phys. Chem. B 2010, 114, 6642
24. Banas, P.; Walter, N. G.; Sponer, J.; Otyepka, M. J. Phys. Chem. B 2010, 114, 8701
25. Reblova, K.; Lankas, F.; Razga, F.; Krasovska, M. V.; Koca, J.; Sponer, J. Biopolymers 2006, 82, 504
26. Besseova, I.; Reblova, K.; Leontis, N. B.; Sponer, J. Nucleic Acids Res. 2010, 38, 6247
27. Villa, A.; Wohnert, J.; Stock, G. Nucleic Acids Res. 2009, 37, 4774
28. Sharma, M.; Bulusu, G.; Mitra, A. RNA 2009, 15, 1673
29. Kelley, J. M.; Hamelberg, D. Nucleic Acids Res. 2010, 38, 1392
30. Petrone, P. M.; Dewhurst, J.; Tommasi, R.; Whitehead, L.; Pomerantz, A. K. J. Mol. Graphics Modell. 2011, 30, 179
31. Nguyen, P. H.; Derreumaux, P.; Stock, G. J. Phys. Chem. B 2009, 113, 9340
32. Priyakumar, U. D.; MacKerell, A. D. J. Mol. Biol. 2010, 396, 1422
33. Priyakumar, U. D. J. Phys. Chem. B 2010, 114, 9920
34. Huang, W.; Kim, J.; Jha, S.; Aboul-Ela, F. Nucleic Acids Res. 2009, 37, 6528
35. Doshi, U.; Kelley, J. M.; Hamelberg, D. RNA 2012, 18, 300
36. Quarta, G.; Sin, K.; Schlick, T. PLoS Comput. Biol. 2012, 8, e1002368
37. Eichhorn, C. D.; Feng, J.; Suddala, K. C.; Walter, N. G.; Brooks, C. L.; Al-Hashimi, H. M. Nucleic Acids Res. 2012, 40, 1345
38. Feng, J.; Walter, N. G.; Brooks, C. L. J. Am. Chem. Soc. 2011, 133, 4196
39. Veeraraghavan, N.; Ganguly, A.; Golden, B. L.; Bevilacqua, P. C.; Hammes-Schiffer, S. J. Phys. Chem. B 2011, 115, 8346
40. Veeraraghavan, N.; Ganguly, A.; Chen, J. H.; Bevilacqua, P. C.; Hammes-Schiffer, S.; Golden, B. L. Biochemistry 2011, 50, 2672
41. Veeraraghavan, N.; Bevilacqua, P. C.; Hammes-Schiffer, S. J. Mol. Biol. 2010, 402, 278
42. Lee, T. S.; Giambasu, G. M.; Harris, M. E.; York, D. M. J. Phys. Chem. Lett. 2011, 2, 2538
43. Cornell, W. D.; Cieplak, P.; Bayly, C. I.; Gould, I. R.; Merz, K. M.; Ferguson, D. M.; Spellmeyer, D. C.; Fox, T.; Caldwell, J. W.; Kollman, P. A. J. Am. Chem. Soc. 1995, 117, 5179
44. Wang, J. M.; Cieplak, P.; Kollman, P. A. J. Comput. Chem. 2000, 21, 1049
45. Banas, P.; Hollas, D.; Zgarbova, M.; Jurecka, P.; Orozco, M.; Cheatham, T. E.; Sponer, J.; Otyepka, M. J. Chem. Theory Comput. 2010, 6, 3836
46. MacKerell, A. D.; Banavali, N. K. J. Comput. Chem. 2000, 21, 105
47. Deng, N. J.; Cieplak, P. Biophys. J. 2010, 98, 627
48. Faustino, I.; Perez, A.; Orozco, M. Biophys. J. 2010, 99, 1876
49. Reblova, K.; Fadrna, E.; Sarzynska, J.; Kulinski, T.; Kulhanek, P.; Ennifar, E.; Koca, J.; Sponer, J. Biophys. J. 2007, 93, 3932
50. Besseova, I.; Otyepka, M.; Reblova, K.; Sponer, J. Phys. Chem. Chem. Phys. 2009, 11, 10701
51. Florova, P.; Sklenovsky, P.; Banas, P.; Otyepka, M. J. Chem. Theory Comput. 2010, 6, 3569
52. DeLano, W. L. The PyMOL Molecular Graphics System; DeLano Scientific LLC: Palo Alto, CA, 2008.
53. Csaszar, K.; Spackova, N.; Stefl, R.; Sponer, J.; Leontis, N. B. J. Mol. Biol. 2001, 313, 1073
54. Su, L.; Chen, L. Q.; Egli, M.; Berger, J. M.; Rich, A. Nat. Struct. Biol. 1999, 6, 285
55. Krasovska, M. V.; Sefcikova, J.; Spackova, N.; Sponer, J.; Walter, N. G. J. Mol. Biol. 2005, 351, 731
56. Ferre-DAmare, A. R.; Zhou, K. H.; Doudna, J. A. Nature 1998, 395, 567
57. Nixon, P. L.; Rangan, A.; Kim, Y. G.; Rich, A.; Hoffman, D. W.; Hennig, M.; Giedroc, D. P. J. Mol. Biol. 2002, 322, 621
58. Pearlman, D. A.; Case, D. A.; Caldwell, J. W.; Ross, W. S.; Cheatham, T. E.; Debolt, S.; Ferguson, D.; Seibel, G.; Kollman, P. Comput. Phys. Commun. 1995, 91, 1
59. Aqvist, J. J. Phys. Chem. 1990, 94, 8021
60. Jorgensen, W. L.; Chandrasekhar, J.; Madura, J. D.; Impey, R. W.; Klein, M. L. J. Chem. Phys. 1983, 79, 926
61. Reblova, K.; Sponer, J. E.; Spackova, N.; Besseova, I.; Sponer, J. J. Phys. Chem. B 2011, 115, 13897
62. Cornell, W. D.; Cieplak, P.; Bayly, C. I.; Kollman, P. A. J. Am. Chem. Soc. 1993, 115, 9620
63. Berendsen, H. J. C.; Postma, J. P. M.; Vangunsteren, W. F.; Dinola, A.; Haak, J. R. J. Chem. Phys. 1984, 81, 3684
64. Darden, T.; York, D.; Pedersen, L. J. Chem. Phys. 1993, 98, 10089
65. Essmann, U.; Perera, L.; Berkowitz, M. L.; Darden, T.; Lee, H.; Pedersen, L. G. J. Chem. Phys. 1995, 103, 8577
66. Case, D. A.; Darden, T. A.; Cheatham, T. E., 3rd; Simmerling, C. L.; Wang, J.; Duke, R. E.; Luo, R.; Walker, R. C.; Zhang, W.; Merz, K. M.; Roberts, B.; Wang, B.; Hayik, S.; Roitberg, A.; Seabra, G.; Kolossváry, I.; Wong, K. F.; Paesani, F.; Vanicek, J.; Liu, J.; Wu, X.; Brozell, S. R.; Steinbrecher, T.; Gohlke, H.; Cai, Q.; Ye, X.; Wang, J.; Hsieh, M.-J.; Cui, G.; Roe, D. R.; Mathews, D. H.; Seetin, M. G.; Sagui, C.; Babin, V.; Luchko, T.; Gusarov, S.; Kovalenko, A.; Kollman, P. A. AMBER 11; University of California: San Francisco, CA, 2010.
67. Perez, A.; Marchan, I.; Svozil, D.; Sponer, J.; Cheatham, T. E.; Laughton, C. A.; Orozco, M. Biophys. J. 2007, 92, 3817
68. Zgarbova, M.; Otyepka, M.; Sponer, J.; Mladek, A.; Banas, P.; Cheatham, T. E.; Jurecka, P. J. Chem. Theory Comput. 2011, 7, 2886
69. 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
70. Brooks, B. R.; Bruccoleri, R. E.; Olafson, B. D.; States, D. J.; Swaminathan, S.; Karplus, M. J. Comput. Chem. 1983, 4, 187
71. Martyna, G. J.; Tobias, D. J.; Klein, M. L. J. Chem. Phys. 1994, 101, 4177
72. Feller, S. E.; Zhang, Y. H.; Pastor, R. W.; Brooks, B. R. J. Chem. Phys. 1995, 103, 4613
73. Lu, X. J.; Olson, W. K. Nat. Protoc. 2008, 3, 1213
74. Humphrey, W.; Dalke, A.; Schulten, K. J. Mol. Graphics 1996, 14, 33
75. Nissen, P.; Ippolito, J. A.; Ban, N.; Moore, P. B.; Steitz, T. A. Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 2001, 98, 4899
76. Zirbel, C. L.; Sponer, J. E.; Sponer, J.; Stombaugh, J.; Leontis, N. B. Nucleic Acids Res. 2009, 37, 4898
77. Besseova, I.; Banas, P.; Kuhrova, P.; Kosinova, P.; Otyepka, M.; Sponer, J. J. Phys. Chem. B 2012, 116, 9899-9916
78. Denning, E. J.; Priyakumar, U. D.; Nilsson, L.; Mackerell, A. D. J. Comput. Chem. 2011, 32, 1929
79. Olieric, V.; Rieder, U.; Lang, K.; Serganov, A.; Schulze-Briese, C.; Micura, R.; Dumas, P.; Ennifar, E. RNA 2009, 15, 707
80. Lu, X. J.; Olson, W. K.; Bussemaker, H. J. Nucleic Acids Res. 2010, 38, 4868
81. Mladek, A.; Sponer, J. E.; Kulhanek, P.; Lu, X. J.; Olson, W. K.; Sponer, J. J. Chem. Theory Comput. 2012, 8, 335
82. OToole, A. S.; Miller, S.; Haines, N.; Zink, M. C.; Serra, M. J. Nucleic Acids Res. 2006, 34, 3338
83. Banas, P.; Jurecka, P.; Walter, N. G.; Sponer, J.; Otyepka, M. Methods 2009, 49, 202
84. Zhang, Q.; Kang, M. J.; Peterson, R. D.; Feigon, J. J. Am. Chem. Soc. 2011, 133, 5190
85. Rieder, U.; Kreutz, C.; Micura, R. Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 2010, 107, 10804
86. Santner, T.; Rieder, U.; Kreutz, C.; Micura, R. J. Am. Chem. Soc. 2012, 134, 11928
87. Banas, P.; Mladek, A.; Otyepka, M.; Zgarbova, M.; Jurecka, P.; Svozil, D.; Lankas, F.; Sponer, J. J. Chem. Theory Comput. 2012, 8, 2448
88. Gong, Z.; Zhao, Y. J.; Chen, C. J.; Xiao, Y. J. Biomol. Struct. Dyn. 2011, 29, 403
89. Leontis, N. B.; Stombaugh, J.; Westhof, E. Nucleic Acids Res. 2002, 30, 3497