The supramolecular chemistry of β-sheets

Journal of the American Chemical Society

Volumn 135, Issue 15, 2013, Pages 5477-5492

  Cheng, Pin Nan ^a   Pham, Johnny D ^a   Nowick, James S ^a  

^a UNIVERSITY OF CALIFORNIA   (United States)

Author keywords

[No Author keywords available]

Indexed keywords

AMYLOID-RELATED DISEASE; CHEMICAL MODEL SYSTEMS; PROTEIN AGGREGATION; PROTEIN QUATERNARY STRUCTURE; PROTEIN-PROTEIN INTERACTIONS; SANDWICH-LIKE STRUCTURE; SUPRAMOLECULAR INTERACTIONS; VAN DER WAALS INTERACTIONS;

GLYCOPROTEINS; HYDROGEN BONDS; HYDROPHOBICITY; SUPRAMOLECULAR CHEMISTRY; VAN DER WAALS FORCES;

PROTEINS;

ALANINE; AMINO ACID; AMYLOID; ASPARAGINE; GLUTAMINE; HEPTAPEPTIDE; HYDROGEN; ISOLEUCINE; LEUCINE; PHENYLALANINE; POLYPEPTIDE; PREALBUMIN; PROTEIN P53; REPRESSOR PROTEIN; SERINE; THREONINE; TRYPTOPHAN; TYROSINE; VALINE;

BETA SHEET; BINDING SITE; CHEMICAL MODEL; DIMERIZATION; DNA HELIX; HYDROGEN BOND; PROTEIN AGGREGATION; PROTEIN PROTEIN INTERACTION; PROTEIN QUATERNARY STRUCTURE; PROTEIN STABILITY; PROTEIN STRUCTURE; REVIEW; SUPRAMOLECULAR CHEMISTRY;

HUMANS; HYDROGEN BONDING; PROTEIN FOLDING; PROTEIN MULTIMERIZATION; PROTEIN STRUCTURE, SECONDARY; PROTEINS;

EID: 84876492200     PISSN: 00027863     EISSN: 15205126     Source Type: Journal    
DOI: 10.1021/ja3088407     Document Type: Review

References (90)

1. Alberts, B.; Johnson, A.; Lewis, J.; Raff, M.; Roberts, K.; Walter, P. Molecular Biology of the Cell, 5 th ed.; Garland Press: New York, 2007.
2. Branden, C.; Tooze, J. Introduction to Protein Structure, 2 nd ed.; Garland Press: New York, 1999.
3. Maitra, S.; Nowick, J. S. In The Amide Linkage: Structural Significance in Chemistry, Biochemistry, and Materials Science; Greenberg, A., Breneman, C. M., Liebman, J. F., Eds.; Wiley: New York, 2000; pp 495-518.
4. Remaut, H.; Waksman, G. Trends Biochem. Sci. 2006, 31, 436-444
5. Münch, J.; Rücker, E.; Ständker, L.; Adermann, K.; Goffinet, C.; Schindler, M.; Wildum, S.; Chinnadurai, R.; Rajan, D.; Specht, A.; Giménez-Gallego, G.; Sánchez, P. C.; Fowler, D. M.; Koulov, A.; Kelly, J. W.; Mothes, W.; Grivel, J.-C.; Margolis, L.; Keppler, O. T.; Forssmann, W.-G.; Kirchhoff, F. Cell 2007, 131, 1059-1071
6. Joerger, A. C.; Fersht, A. R. Annu. Rev. Biochem. 2008, 77, 557-582
7. Xu, J.; Reumers, J.; Couceiro, J. R.; De Smet, F.; Gallardo, R.; Rudyak, S.; Cornelis, A.; Rozenski, J.; Zwolinska, A.; Marine, J.-C.; Lambrechts, D.; Suh, Y.-A.; Rousseau, F.; Schymkowitz, J. Nat. Chem. Biol. 2011, 7, 285-295
8. Haass, C.; Selkoe, D. J. Nat. Rev. Mol. Cell Biol. 2007, 8, 101-112
9. Jakob-Roetne, R.; Jacobsen, H. Angew. Chem., Int. Ed. 2009, 48, 3030-3059
10. Jaworski, T.; Dewachter, I.; Seymour, C. M.; Borghgraef, P.; Devijver, H.; Kügler, S.; Van Leuven, F. Biochim. Biophys. Acta, Mol. Basis Dis. 2010, 1802, 808-818
11. Karran, E.; Mercken, M.; Strooper, B. D. Nat. Rev. Drug Discovery. 2011, 10, 698-712
12. Prusiner, S. Science 1991, 252, 1515-1522
13. Prusiner, S. Science 1982, 216, 136-144
14. Prusiner, S. B.; Scott, M. R.; DeArmond, S. J.; Cohen, F. E. Cell 1998, 93, 337-348
15. May, B. C. H.; Govaerts, C.; Prusiner, S. B.; Cohen, F. E. Trends Biochem. Sci. 2004, 29, 162-165
16. Chiti, F.; Dobson, C. M. Annu. Rev. Biochem. 2006, 75, 333-366
17. Luheshi, L. M.; Crowther, D. C.; Dobson, C. M. Curr. Opin. Chem. Biol. 2008, 12, 25-31
18. Eisenberg, D.; Jucker, M. Cell 2012, 148, 1188-1203
19. Sievers, S. A.; Karanicolas, J.; Chang, H. W.; Zhao, A.; Jiang, L.; Zirafi, O.; Stevens, J. T.; Munch, J.; Baker, D.; Eisenberg, D. Nature 2011, 475, 96-100
20. Härd, T.; Lendel, C. J. Mol. Biol. 2012, 421, 441-465
21. Nowick, J. S.; Smith, E. M.; Pairish, M. Chem. Soc. Rev. 1996, 25, 401-415
22. Nowick, J. S. Acc. Chem. Res. 1999, 32, 287-296
23. Nowick, J. S.; Chung, D. M.; Maitra, K.; Maitra, S.; Stigers, K. D.; Sun, Y. J. Am. Chem. Soc. 2000, 122, 7654-7661
24. Nowick, J. S.; Lam, K. S.; Khasanova, T. V.; Kemnitzer, W. E.; Maitra, S.; Mee, H. T.; Liu, R. J. Am. Chem. Soc. 2002, 124, 4972-4973
25. Nowick, J. S.; Brower, J. O. J. Am. Chem. Soc. 2003, 125, 876-877
26. Nowick, J. S.; Chung, D. M. Angew. Chem., Int. Ed. 2003, 42, 1765-1768
27. Chung, D. M.; Nowick, J. S. J. Am. Chem. Soc. 2004, 126, 3062-3063
28. Chung, D. M.; Dou, Y.; Baldi, P.; Nowick, J. S. J. Am. Chem. Soc. 2005, 127, 9998-9999
29. Nowick, J. S. Org. Biomol. Chem. 2006, 4, 3869-3885
30. Khakshoor, O.; Demeler, B.; Nowick, J. S. J. Am. Chem. Soc. 2007, 129, 5558-5569
31. Levin, S.; Nowick, J. S. J. Am. Chem. Soc. 2007, 129, 13043-13048
32. Woods, R. J.; Brower, J. O.; Castellanos, E.; Hashemzadeh, M.; Khakshoor, O.; Russu, W. A.; Nowick, J. S. J. Am. Chem. Soc. 2007, 129, 2548-2558
33. Khakshoor, O.; Nowick, J. S. Curr. Opin. Chem. Biol. 2008, 12, 722-729
34. Khakshoor, O.; Nowick, J. S. Org. Lett. 2009, 11, 3000-3003
35. Khakshoor, O.; Lin, A. J.; Korman, T. P.; Sawaya, M. R.; Tsai, S.-C.; Eisenberg, D.; Nowick, J. S. J. Am. Chem. Soc. 2010, 132, 11622-11628
36. Cheng, P.-N.; Nowick, J. S. J. Org. Chem. 2011, 76, 3166-3173
37. Liu, C.; Sawaya, M. R.; Cheng, P.-N.; Zheng, J.; Nowick, J. S.; Eisenberg, D. J. Am. Chem. Soc. 2011, 133, 6736-6744
38. Zheng, J.; Liu, C.; Sawaya, M. R.; Vadla, B.; Khan, S.; Woods, R. J.; Eisenberg, D.; Goux, W. J.; Nowick, J. S. J. Am. Chem. Soc. 2011, 133, 3144-3157
39. Cheng, P.-N.; Liu, L.; Zhao, M.; Eisenberg, D.; Nowick, J. S. Nat. Chem. 2012, 4, 927-933
40. Cheng, P.-N.; Spencer, R.; Woods, R. J.; Glabe, C. G.; Nowick, J. S. J. Am. Chem. Soc. 2012, 133, 14179-14184
41. Smith, C. K.; Regan, L. Science 1995, 270, 980-982
42. Wouters, M. A.; Curmi, P. M. G. Proteins: Struct., Funct., Bioinf. 1995, 22, 119-131
43. Smith, C. K.; Regan, L. Acc. Chem. Res. 1997, 30, 153-161
44. Cootes, A. P.; Curmi, P. M. G.; Ross, C.; Donnelly, C.; Torda, A. E. Proteins: Struct., Funct., Genet. 1998, 32, 175-189
45. Fooks, H. M.; Martin, A. C. R.; Woolfson, D. N.; Sessions, R. B.; Hutchinson, E. G. J. Mol. Biol. 2006, 356, 32-44
46. Dou, Y.; Baisnee, P.-F.; Pollastri, G.; Pecout, Y.; Nowick, J.; Baldi, P. Bioinformatics 2004, 20, 2767-2777
47. Chothia, C. J. Mol. Biol. 1973, 75, 295-302
48. Wang, L.; O'Connell, T.; Tropsha, A.; Hermans, J. J. Mol. Biol. 1996, 262, 283-293
49. Ho, B. K.; Curmi, P. M. G. J. Mol. Biol. 2002, 317, 291-308
50. Blake, C. C. F.; Geisow, M. J.; Swan, I. D. A.; Rerat, C.; Rerat, B. J. Mol. Biol. 1974, 88, 1-12
51. Blake, C. C. F.; Oatley, S. J. Nature 1977, 268, 115-120
52. Damas, A. M.; Ribeiro, S.; Lamzin, V. S.; Palha, J. A.; Saraiva, M. J. Acta Crystallogr., Sect. D: Biol. Crystallogr. 1996, 52, 966-972
53. Harris, L. J.; Larson, S. B.; Hasel, K. W.; McPherson, A. Biochemistry 1997, 36, 1581-1597
54. Zanotti, G.; Ottonello, S.; Berni, R.; Monaco, H. L. J. Mol. Biol. 1993, 230, 613-624
55. Clantin, B.; Delattre, A.-S.; Rucktooa, P.; Saint, N.; Méli, A. C.; Locht, C.; Jacob-Dubuisson, F.; Villeret, V. Science 2007, 317, 957-961
56. Laganowsky, A.; Liu, C.; Sawaya, M. R.; Whitelegge, J. P.; Park, J.; Zhao, M.; Pensalfini, A.; Soriaga, A. B.; Landau, M.; Teng, P. K.; Cascio, D.; Glabe, C.; Eisenberg, D. Science 2012, 335, 1228-1231
57. Yoder, M. D; Keen, N. T.; Jurnak, F. Science 1993, 260, 1503-1507
58. Yoder, M. D.; Jurnak, F. FASEB J 1995, 9, 335-342
59. Scavetta, R. D.; Herron, S. R.; Hotchkiss, A. T.; Kita, N.; Keen, N. T.; Benen, J. A. E.; Kester, H. C. M.; Visser, J.; Jurnak, F. Plant Cell 1999, 11, 1081-1092
60. Kanamaru, S.; Leiman, P. G.; Kostyuchenko, V. A.; Chipman, P. R.; Mesyanzhinov, V. V.; Arisaka, F.; Rossmann, M. G. Nature 2002, 415, 553-557
61. Wasmer, C.; Lange, A.; Van Melckebeke, H.; Siemer, A. B.; Riek, R.; Meier, B. H. Science 2008, 319, 1523-1526
62. Blake, C.; Serpell, L. Structure 1996, 4, 989-998
63. Petkova, A. T.; Yau, W.-M.; Tycko, R. Biochemistry 2006, 45, 498-512
64. Finder, V. H.; Glockshuber, R. Neurodegener. Dis. 2007, 4, 13-27
65. Fändrich, M.; Schmidt, M.; Grigorieff, N. Trends Biochem. Sci. 2011, 36, 338-345
66. Paravastu, A. K.; Leapman, R. D.; Yau, W.-M.; Tycko, R. Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 2008, 105, 18349-18354
67. Meinhardt, J.; Sachse, C.; Hortschansky, P.; Grigorieff, N.; Fändrich, M. J. Mol. Biol. 2009, 386, 869-877
68. Miller, Y.; Ma, B.; Nussinov, R. Chem. Rev. 2010, 110, 4820-4838
69. Steinbacher, S.; Seckler, R.; Miller, S.; Steipe, B.; Huber, R.; Reinemer, P. Science 1994, 265, 383-386
70. Schumacher, M. A.; Funnell, B. E. Nature 2005, 438, 516-519
71. Monaco, H. L.; Rizzi, M.; Coda, A. Science 1995, 268, 1039-1041
72. Prapunpoj, P.; Leelawatwattana, L. FEBS J. 2009, 276, 5330-5341
73. Rafferty, J. B.; Somers, W. S.; Saint-Girons, I.; Phillips, S. E. V. Nature 1989, 341, 705-710
74. Somers, W. S.; Phillips, S. E. V. Nature 1992, 359, 387-393
75. Okorokov, A. L.; Orlova, E. V. Curr. Opin. Struct. Biol. 2009, 19, 197-202
76. Brosh, R.; Rotter, V. Nat. Rev. Cancer 2009, 9, 701-713
77. Jeffrey, P. D.; Gorina, S.; Pavletich, N. P. Science 1995, 267, 1498-1502
78. Wlodawer, A.; Miller, M.; Jaskolski, M.; Sathyanarayana, B. k.; Baldwin, E.; Weber, I. T.; Selk, L. M.; Clawson, L.; Schneider, J.; Kent, S. B. H. Science 1989, 245, 616-621
79. Crick, F. H. C. Acta Crystallogr. 1953, 6, 689-697
80. Hadley, E. B.; Testa, O. D.; Woolfson, D. N.; Gellman, S. H. Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 2008, 105, 530-535
81. Nelson, R.; Sawaya, M. R.; Balbirnie, M.; Madsen, A. O.; Riekel, C.; Grothe, R.; Eisenberg, D. Nature 2005, 435, 773-778
82. Sambashivan, S.; Liu, Y.; Sawaya, M. R.; Gingery, M.; Eisenberg, D. Nature 2005, 437, 266-269
83. Nelson, R.; Eisenberg, D. Curr. Opin. Struct. Biol. 2006, 16, 260-265
84. Sawaya, M. R.; Sambashivan, S.; Nelson, R.; Ivanova, M. I.; Sievers, S. A.; Apostol, M. I.; Thompson, M. J.; Balbirnie, M.; Wiltzius, J. J.; McFarlane, H. T.; Madsen, A. O.; Riekel, C.; Eisenberg, D. Nature 2007, 447, 453-457
85. Wiltzius, J. J. W.; Sievers, S. A.; Sawaya, M. R.; Cascio, D.; Popov, D.; Riekel, C.; Eisenberg, D. Protein Sci. 2008, 17, 1467-1474
86. Ivanova, M. I.; Sievers, S. A.; Sawaya, M. R.; Wall, J. S.; Eisenberg, D. Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 2009, 106, 18990-18995
87. Colletier, J.-P.; Laganowsky, A.; Landau, M.; Zhao, M.; Soriaga, A. B.; Goldschmidt, L.; Flot, D.; Cascio, D.; Sawaya, M. R.; Eisenberg, D. Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 2011, 108, 16938-16943
88. Walsh, P.; Simonetti, K.; Sharpe, S. Structure 2009, 17, 417-426
89. Nauli, S.; Kuhlman, B.; Baker, D. Nat. Struct. Biol. 2001, 8, 602-605
90. Nauli, S.; Kuhlman, B.; Le Trong, I.; Stenkamp, R. E.; Teller, D.; Baker, D. Protein Sci. 2002, 11, 2924-2931