Localizing the charged side chains of ion channels within the crowded charge models

Journal of Chemical Theory and Computation

Volumn 9, Issue 1, 2013, Pages 766-773

  Finnerty, Justin J ^a   Eisenberg, Robert ^b   Carloni, Paolo ^a,c  

^a German Research School for Simulation Sciences ^*  (Germany)

^b RUSH MEDICAL COLLEGE   (United States)

^c FORSCHUNGSZENTRUM JÜLICH   (Germany)

Author keywords

[No Author keywords available]

Indexed keywords

EID: 84872136932     PISSN: 15499618     EISSN: 15499626     Source Type: Journal    
DOI: 10.1021/ct300768j     Document Type: Article

References (81)

1. Chandler, W. K.; Meves, H. J. Physiol. (Oxford, U. K.) 1965, 180, 788
2. Binstock, L.; Lecar, H. J. Gen. Physiol. 1969, 53, 342-361
3. Hille, B. J. Gen. Physiol. 1971, 58, 599-619
4. Feldman, H. A. Anal. Biochem. 1972, 48, 317-338
5. Hille, B. J. Gen. Physiol. 1972, 59, 637-658
6. Meves, H.; Vogel, W. J. Physiol. (Oxford, U. K.) 1973, 235, 225-265
7. Binstock, L. J. Gen. Physiol. 1976, 68, 551-562
8. Campbell, D. T. J. Gen. Physiol. 1976, 67, 295-307
9. Ebert, G. A.; Goldman, L. J. Gen. Physiol. 1976, 68, 327-340
10. Heinemann, S. H.; Teriau, H.; Stuhmer, W.; Imoto, K.; Numa, S. Nature 1992, 356, 441-443
11. Hille, B. J. Gen. Physiol. 1973, 61, 669-686
12. Hagiwara, S.; Takahash., K. J. Membr. Biol. 1974, 18, 61-80
13. Gay, L. A.; Stanfield, P. R. Pfluegers Arch. 1978, 378, 177-179
14. Reuter, H.; Stevens, C. F. J. Membr. Biol. 1980, 57, 103-118
15. Blatz, A. L.; Magleby, K. L. Biophys. J. 1984, 45, A306
16. Taylor, P. S. J. Physiol. (Oxford, U. K.) 1987, 388, 437-447
17. Aqvist, J.; Luzhkov, V. Nature 2000, 404, 881-884
18. Dudev, T.; Lim, C. J. Am. Chem. Soc. 2009, 131, 8092-8101
19. Yu, H.; Noskov, S. Y.; Roux, B. Proc. Natl. Acad. Sci. U. S. A. 2010, 107, 20329-20334
20. Kim, I.; Allen, T. W. Proc. Natl. Acad. Sci. U. S. A. 2011, 108, 17963-17968
21. Hess, P.; Lansman, J. B.; Tsien, R. W. J. Gen. Physiol. 1986, 88, 293-319
22. Tsien, R. W.; Hess, P.; McCleskey, E. W.; Rosenberg, R. L. Annu. Rev. Biophys. Biophys. Chem. 1987, 16, 265-290
23. Yang, J.; Ellinor, P. T.; Sather, W. A.; Zhang, J. F.; Tsien, R. W. Nature 1993, 366, 158-161
24. Ellinor, P. T.; Yang, J.; Sather, W. A.; Zhang, J. F.; Tsien, R. W. Neuron 1995, 15, 1121-1132
25. Koch, S. E.; Bodi, I.; Schwartz, A.; Varadi, G. J. Biol. Chem. 2000, 275, 34493-34500
26. Wu, X. S.; Edwards, H. D.; Sather, W. A. J. Biol. Chem. 2000, 275, 31778-31785
27. Sather, W. A.; McCleskey, E. W. Annu. Rev. Physiol. 2003, 65, 133-159
28. Ramachandran, S.; Serohijos, A. W. R.; Xu, L.; Meissner, G.; Dokholyan, N. V. PLoS Comput Biol 2009, 5, e1000367
29. Bormann, J.; Hamill, O.; Sakmann, B. J. Physiol. (Oxford, U. K.) 1987, 385, 243-286
30. Franciolini, F.; Nonner, W. J. Gen. Physiol. 1987, 90, 453-478
31. Li, M.; McCann, J. D.; Welsh, M. J. Am. J. Physiol. 1990, 259, C295-C301
32. Maduke, M.; Miller, C.; Mindell, J. A. Annu. Rev. Biophys. Biomol. Struct. 2000, 29, 411-438
33. Hille, B. Ionic Channels of Excitable Membranes, 2 nd ed.; Sinauer Associates, Inc: Sunderland, MA, 1992.
34. Furini, S.; Domene, C. PLoS Comput. Biol. 2012, 8, e1002476
35. Payandeh, J.; Scheuer, T.; Zheng, N.; Catterall, W. A. Nature 2011, 475, 353-358
36. Nonner, W.; Catacuzzeno, L.; Eisenberg, B. Biophys. J. 2000, 79, 1976-1992
37. Nonner, W.; Chen, D. P.; Eisenberg, B. Biophys. J. 1998, 74, 2327-2334
38. Nonner, W.; Eisenberg, B. Biophys. J. 1998, 75, 1287-1305
39. Boda, D.; Busath, D. D.; Henderson, D.; Sokolowski, S. J. Phys. Chem. B 2000, 104, 8903-8910
40. Boda, D.; Henderson, D. D.; Busath, D. D. J. Phys. Chem. B 2001, 105, 11574-11577
41. Boda, D.; Busath, D.; Eisenberg, B.; Henderson, D.; Nonner, W. Phys. Chem. Chem. Phys. 2002, 4, 5154-5160
42. Boda, D.; Gillespie, D.; Nonner, W.; Henderson, D.; Eisenberg, B. Phys. Rev. E: Stat., Nonlinear, Soft Matter Phys. 2004, 69, 046702
43. Gillespie, D.; Nonner, W.; Henderson, D.; Eisenberg, R. S. Phys. Chem. Chem. Phys. 2002, 4, 4763-4769
44. Nonner, W.; Gillespie, D.; Henderson, D.; Eisenberg, B. J. Phys. Chem. B 2001, 105, 6427-6436
45. Allen, R.; Hansen, J.-P.; Melchionna, S. Phys. Chem. Chem. Phys. 2001, 3, 4177-4186
46. Boda, D.; Nonner, W.; Valiskó, M.; Henderson, D.; Eisenberg, B.; Gillespie, D. Biophys. J. 2007, 93, 1960-1980
47. Boda, D.; Valisko, M.; Henderson, D.; Eisenberg, B.; Gillespie, D.; Nonner, W. J. Gen. Physiol. 2009, 133, 497-509
48. Boda, D.; Nonner, W.; Henderson, D.; Eisenberg, B.; Gillespie, D. Biophys. J. 2008, 94, 3486-3496
49. Boda, D.; Valiskó, M.; Eisenberg, B.; Nonner, W.; Henderson, D.; Gillespie, D. J. Chem. Phys. 2006, 125, 34901
50. Boda, D.; Valiskó, M.; Eisenberg, B.; Nonner, W.; Henderson, D.; Gillespie, D. Phys. Rev. Lett. 2007, 98, 168102
51. Gillespie, D.; Chen, H.; Fill, M. Cell Calcium 2012, 51, 427-433
52. Gillespie, D.; Giri, J.; Fill, M. Biophys. J. 2009, 97, 2212-2221
53. Gillespie, D.; Fill, M. Biophys. J. 2008, 95, 3706-3714
54. Gillespie, D.; Boda, D. Biophys. J. 2008, 95, 2658-2672
55. Gillespie, D. Biophys. J. 2008, 94, 1169-1184
56. Wang, Y.; Xu, L.; Pasek, D. A.; Gillespie, D.; Meissner, G. Biophys. J. 2005, 89, 256-265
57. Boda, D.; Giri, J.; Henderson, D.; Eisenberg, B.; Gillespie, D. J. Chem. Phys. 2011, 134, 055102
58. Eisenberg, B. Fluctuation Noise Lett. 2012, 11, 76-96
59. Eisenberg, B. Trans. Faraday Soc. 2012, DOI: 10.1039/C2FD20066J. Available at http://arxiv.org/abs/1206.1517 as arXiv 1206.1517v1.
60. Giri, J.; Fonseca, J. E.; Boda, D.; Henderson, D.; Eisenberg, B. Phys. Biol. 2011, 8, 026004
61. Eisenberg, B. Advances in Chemical Physics; John Wiley & Sons, Inc.: New York, 2011; Chapter Crowded Charges in Ion Channels, pp 77-223.
62. Krauss, D.; Eisenberg, B.; Gillespie, D. Eur. Biophys. J. 2011, 40, 775-782
63. Krauss, D.; Gillespie, D. Eur. Biophys. J. 2010, 39, 1513-1521
64. Eisenberg, R. S. B. Self-organized model of selectivity. http://www.ima.umn.edu/2008-2009/W12.8-12.08/abstracts.html (accessed Dec. 2012).
65. Burger, M.; Eisenberg, R. S.; Engl, H. SIAM J. Appl. Math. 2007, 67, 960-989
66. Eisenberg, B. Biophys. Chem. 2003, 100, 507-517 (special issue in honor of John T. Edsall (1902-2002)).
67. This contrasts with other coarse-graining approaches which have a well-defined relationship between structural information and model parameters: Noid, W. G.; Chu, J.-W.; Ayton, G. S.; Krishna, V.; Izvekov, S.; Voth, G. A.; Das, A.; Andersen, H. C. J. Chem. Phys. 2008, 128, 244114
68. Wirth, C.; Condemine, G.; Boiteux, C.; Bernèche, S.; Schirmer, T.; Peneff, C. M. J. Mol. Biol. 2009, 394, 718-731
69. Boda, D.; Henderson, D.; Eisenberg, B.; Gillespie, D. J. Chem. Phys. 2011, 135, 064105
70. Gillespie, D.; Eisenberg, R. S. Eur. Biophys. J. 2002, 31, 454-466
71. Dwyer, T. M.; Adams, D. J.; Hille, B. J. Gen. Physiol. 1980, 75, 469-492
72. Lipkind, G. M.; Fozzard, H. A. J. Gen. Physiol. 2008, 131, 523-529
73. Valleau, J. P.; Cohen, L. K. J. Chem. Phys. 1980, 72, 5935-5941
74. Malasics, A.; Boda, D. J. Chem. Phys. 2010, 132, 124102
75. Canessa, C. M.; Schild, L.; Buell, G.; Thorens, B.; Gautschi, I.; Horisberger, J. D.; Rossier, B. C. Nature 1994, 367, 463-467
76. Tomaselli, G. F.; Chiamvimonvat, N.; Nuss, H. B.; Balser, J. R.; Pérez-García, M. T.; Xu, R. H.; Orias, D. W.; Backx, P. H.; Marban, E. Biophys. J. 1995, 68, 1814-1827
77. Sheng, S.; Li, J.; McNulty, K. A.; Avery, D.; Kleyman, T. R. J. Biol. Chem. 2000, 275, 8572-8581
78. Kellenberger, S.; Auberson, M.; Gautschi, I.; Schneeberger, E.; Schild, L. J. Gen. Physiol. 2001, 118, 679-692
79. Li, J.; Sheng, S.; Perry, C. J.; Kleyman, T. R. J. Biol. Chem. 2003, 278, 13867-13874
80. Anantharam, A.; Palmer, L. G. J. Gen. Physiol. 2007, 130, 55-70
81. Pauling, L. The Nature of the Chemical Bond, 3 rd ed.; Cornell University Press: Ithaca, NY, 1960.