Single point mutation alters the microstate dynamics of amyloid β-protein Aβ42 as revealed by dihedral dynamics analyses

Journal of Physical Chemistry B

Volumn 117, Issue 20, 2013, Pages 6206-6216

  Xu, Liang ^a   Shan, Shengsheng ^a   Wang, Xicheng ^a  

^a DALIAN UNIVERSITY OF TECHNOLOGY   (China)

Author keywords

[No Author keywords available]

Indexed keywords

DIHEDRAL ANGLE; DYNAMICS; GLYCOPROTEINS; PRINCIPAL COMPONENT ANALYSIS;

ALZHEIMER'S DISEASE; CONFORMATIONAL TRANSITIONS; FREE ENERGY LANDSCAPE; MARKOV STATE MODELS; MICROSTATE DYNAMICS; POTENTIAL OF MEAN FORCE; PRINCIPLE COMPONENT ANALYSIS; SINGLE-POINT MUTATION;

PROTEINS;

EID: 84878079536     PISSN: 15206106     EISSN: 15205207     Source Type: Journal    
DOI: 10.1021/jp403288b     Document Type: Article

References (93)

1. Jakob-Roetne, R.; Jacobsen, H. Angew. Chem., Int. Ed. 2009, 48, 3030-3059
2. Rauk, A. Chem. Soc. Rev. 2009, 38, 2698-2715
3. Goedert, M.; Spillantini, M. G. Science 2006, 314, 777-781
4. Hardy, J.; Selkoe, D. J. Science 2002, 297, 353-356
5. Roberson, E. D.; Mucke, L. Science 2006, 314, 781-784
6. Jang, H.; Connelly, L.; Arce, F. T.; Ramachandran, S.; Lal, R.; Kagan, B. L.; Nussinov, R. Phys. Chem. Chem. Phys. 2013, 10.1039/C3CP00017F
7. Karran, E.; Mercken, M.; De Strooper, B. Nat. Rev. Drug Discovery 2011, 10, 698-712
8. Crescenzi, O.; Tomaselli, S.; Guerrini, R.; Salvadori, S.; D'Ursi, A. M.; Temussi, P. A.; Picone, D. Eur. J. Biochem. 2002, 269, 5642-5648
9. Tomaselli, S.; Esposito, V.; Vangone, P.; van Nuland, N. A.; Bonvin, A. M.; Guerrini, R.; Tancredi, T.; Temussi, P. A.; Picone, D. ChemBioChem 2006, 7, 257-67
10. Vivekanandan, S.; Brender, J. R.; Lee, S. Y.; Ramamoorthy, A. Biochem. Biophys. Res. Commun. 2011, 411, 312-316
11. Straub, J. E.; Thirumalai, D. Annu. Rev. Phys. Chem. 2011, 62, 437-463
12. Ball, K. A.; Phillips, A. H.; Nerenberg, P. S.; Fawzi, N. L.; Wemmer, D. E.; Head-Gordon, T. Biochemistry 2011, 50, 7612-7628
13. Miller, Y.; Ma, B.; Nussinov, R. Chem. Rev. 2010, 110, 4820-4838
14. Sgourakis, N. G.; Merced-Serrano, M.; Boutsidis, C.; Drineas, P.; Du, Z.; Wang, C.; Garcia, A. E. J. Mol. Biol. 2011, 405, 570-583
15. Wise-Scira, O.; Xu, L.; Kitahara, T.; Perry, G.; Coskuner, O. J. Chem. Phys. 2011, 135, 205101
16. Sgourakis, N. G.; Yan, Y.; McCallum, S. A.; Wang, C.; Garcia, A. E. J. Mol. Biol. 2007, 368, 1448-1457
17. Yang, M.; Teplow, D. B. J. Mol. Biol. 2008, 384, 450-464
18. Olubiyi, O. O.; Strodel, B. J. Phys. Chem. B 2012, 116, 3280-3291
19. Xu, Y.; Shen, J. H.; Luo, X. M.; Zhu, W. L.; Chen, K. X.; Ma, J. P.; Jiang, H. L. Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 2005, 102, 5403-5407
20. Zhang, S.; Iwata, K.; Lachenmann, M. J.; Peng, J. W.; Li, S.; Stimson, E. R.; Lu, Y. a.; Felix, A. M.; Maggio, J. E.; Lee, J. P. J. Struct. Biol. 2000, 130, 130-141
21. Walsh, D. M.; Klyubin, I.; Fadeeva, J. V.; Cullen, W. K.; Anwyl, R.; Wolfe, M. S.; Rowan, M. J.; Selkoe, D. J. Nature 2002, 416, 535-539
22. Bucciantini, M.; Giannoni, E.; Chiti, F.; Baroni, F.; Formigli, L.; Zurdo, J.; Taddei, N.; Ramponi, G.; Dobson, C. M.; Stefani, M. Nature 2002, 416, 507-511
23. Colletier, J. P.; Laganowsky, A.; Landau, M.; Zhao, M. L.; 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
24. Sakono, M.; Zako, T. FEBS J. 2010, 277, 1348-1358
25. 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
26. Stroud, J. C.; Liu, C.; Teng, P. K.; Eisenberg, D. Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 2012, 109, 7717-7722
27. Hendriks, L.; van Duijn, C. M.; Cras, P.; Cruts, M.; Van Hul, W.; van Harskamp, F.; Warren, A.; McInnis, M. G.; Antonarakis, S. E.; Martin, J. J. Nat. Genet. 1992, 1, 218-221
28. Nilsberth, C.; Westlind-Danielsson, A.; Eckman, C. B.; Condron, M. M.; Axelman, K.; Forsell, C.; Stenh, C.; Luthman, J.; Teplow, D. B.; Younkin, S. G.; Näslund, J.; Lannfelt, L. Nat. Neurosci. 2001, 4, 887-893
29. Rossi, G.; Macchi, G.; Porro, M.; Giaccone, G.; Bugiani, M.; Scarpini, E.; Scarlato, G.; Molini, G. E.; Sasanelli, F.; Bugiani, O.; Tagliavini, F. Neurology 1998, 50, 688-692
30. Van Broeckhoven, C.; Haan, J.; Bakker, E.; Hardy, J. A.; Van Hul, W.; Wehnert, A.; Vegter-Van der Vlis, M.; Roos, R. A. Science 1990, 248, 1120-1122
31. Grabowski, T. J.; Cho, H. S.; Vonsattel, J. P.; Rebeck, G. W.; Greenberg, S. M. Ann. Neurol. 2001, 49, 697-705
32. Tomiyama, T.; Nagata, T.; Shimada, H.; Teraoka, R.; Fukushima, A.; Kanemitsu, H.; Takuma, H.; Kuwano, R.; Imagawa, M.; Ataka, S.; Wada, Y.; Yoshioka, E.; Nishizaki, T.; Watanabe, Y.; Mori, H. Ann. Neurol. 2008, 63, 377-87
33. Luheshi, L. M.; Tartaglia, G. G.; Brorsson, A.-C.; Pawar, A. P.; Watson, I. E.; Chiti, F.; Vendruscolo, M.; Lomas, D. A.; Dobson, C. M.; Crowther, D. C. PLoS Biol. 2007, 5, e290
34. Krone, M. G.; Baumketner, A.; Bernstein, S. L.; Wyttenbach, T.; Lazo, N. D.; Teplow, D. B.; Bowers, M. T.; Shea, J.-E. J. Mol. Biol. 2008, 381, 221-228
35. Ovchinnikova, O. Y.; Finder, V. H.; Vodopivec, I.; Nitsch, R. M.; Glockshuber, R. J. Mol. Biol. 2011, 408, 780-791
36. Suzuki, T.; Murakami, K.; Izuo, N.; Kume, T.; Akaike, A.; Nagata, T.; Nishizaki, T.; Tomiyama, T.; Takuma, H.; Mori, H.; Irie, K. Int. J. Alzheimer's Dis. 2011, 2011, 1-8
37. Inayathullah, M.; Teplow, D. B. Amyloid 2011, 18, 98-107
38. Kassler, K.; Horn, A. H. C.; Sticht, H. J. Mol. Model. 2009, 16, 1011-1020
39. Bitan, G.; Tarus, B.; Vollers, S. S.; Lashuel, H. A.; Condron, M. M.; Straub, J. E.; Teplow, D. B. J. Am. Chem. Soc. 2003, 125, 15359-15365
40. Hou, L.; Kang, I.; Marchant, R. E.; Zagorski, M. G. J. Biol. Chem. 2002, 277, 40173-40176
41. Yan, Y.; McCallum, S. A.; Wang, C. J. Am. Chem. Soc. 2008, 130, 5394-5395
42. Hou, L.; Shao, H.; Zhang, Y.; Li, H.; Menon, N. K.; Neuhaus, E. B.; Brewer, J. M.; Byeon, I.-J. L.; Ray, D. G.; Vitek, M. P.; Iwashita, T.; Makula, R. A.; Przybyla, A. B.; Zagorski, M. G. J. Am. Chem. Soc. 2004, 126, 1992-2005
43. Huet, A.; Derreumaux, P. Biophys. J. 2006, 91, 3829-3840
44. Lam, A. R.; Teplow, D. B.; Stanley, H. E.; Urbanc, B. J. Am. Chem. Soc. 2008, 130, 17413-17422
45. Massi, F.; Klimov, D.; Thirumalai, D.; Straub, J. E. Protein Sci. 2009, 11, 1639-1647
46. Urbanc, B.; Betnel, M.; Cruz, L.; Bitan, G.; Teplow, D. B. J. Am. Chem. Soc. 2010, 132, 4266-4280
47. Wu, C.; Bowers, M. T.; Shea, J.-E. PLoS Comput. Biol. 2010, 6, e1000693
48. Coîté, S.; Derreumaux, P.; Mousseau, N. J. Chem. Theory Comput. 2011, 7, 2584-2592
49. Velez-Vega, C.; Escobedo, F. A. J. Phys. Chem. B 2011, 115, 4900-4910
50. Coîté, S.; Laghaei, R.; Derreumaux, P.; Mousseau, N. J. Phys. Chem. B 2012, 116, 4043-4055
51. Lin, Y.-S.; Bowman, G. R.; Beauchamp, K. A.; Pande, V. S. Biophys. J. 2012, 102, 315-324
52. Lin, Y.-S.; Pande, V. S. Biophys. J. 2012, 103, L47-L49
53. Coskuner, O.; Wise-Scira, O.; Perry, G.; Kitahara, T. ACS Chem. Neurosci. 2013, 4, 310-320
54. Mitternacht, S.; Staneva, I.; Härd, T.; Irbäck, A. Proteins 2010, 78, 2600-2608
55. Massi, F.; Straub, J. E. Biophys. J. 2001, 81, 697-709
56. Triguero, L.; Singh, R.; Prabhakar, R. J. Phys. Chem. B 2008, 112, 7123-7131
57. Zhang, T.; Zhang, J.; Derreumaux, P.; Mu, Y. J. Phys. Chem. B 2013, 117, 3993-4002
58. Bowman, G. R.; Huang, X.; Pande, V. S. Methods 2009, 49, 197-201
59. Pande, V. S.; Beauchamp, K.; Bowman, G. R. Methods 2010, 52, 99-105
60. Weber, J. K.; Pande, V. S. J. Chem. Theory Comput. 2011, 7, 3405-3411
61. Bowman, G. R.; Voelz, V. A.; Pande, V. S. Curr. Opin. Struct. Biol. 2011, 21, 4-11
62. Lane, T. J.; Bowman, G. R.; Beauchamp, K.; Voelz, V. A.; Pande, V. S. J. Am. Chem. Soc. 2011, 133, 18413-18419
63. Bowman, G. R.; Voelz, V. A.; Pande, V. S. J. Am. Chem. Soc. 2011, 133, 664-667
64. Beauchamp, K. A.; McGibbon, R.; Lin, Y. S.; Pande, V. S. Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 2012, 109, 17807-17813
65. Singh, G.; Tieleman, D. P. J. Chem. Theory Comput. 2013, 9, 1657-1666
66. Mu, Y.; Nguyen, P. H.; Stock, G. Proteins 2004, 58, 45-52
67. Nguyen, P. H. Proteins 2007, 67, 579-592
68. Altis, A.; Nguyen, P. H.; Hegger, R.; Stock, G. J. Chem. Phys. 2007, 126, 244111
69. Sippl, M. J. J. Mol. Biol. 1990, 213, 859-883
70. Hornak, V.; Abel, R.; Okur, A.; Strockbine, B.; Roitberg, A.; Simmerling, C. Proteins 2006, 65, 712-725
71. Onufriev, A.; Bashford, D.; Case, D. A. Proteins 2004, 55, 383-394
72. Case, D. A.; Darden, T. A.; Cheatham, T. E., III; Simmerling, C. L.; Wang, J.; Duke, R. E.; Luo, R.; Walker, R. C.; Zhang, W.; Merz, K. M.; Roberts, B.; Hayik, S.; Roitberg, A.;; Seabra, G.; Swails, J.; Goetz, A. W.; Kolossváry, I.; Wong, K. F.; Paesani, F.; Vanicek, J.; Wolf, R. M.; 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.; Salomon-Ferrer, R.; Sagui, C.; Babin, V.; Luchko, T.; Gusarov, S.; Kovalenko, A.; Kollman, P. A. AMBER 12; University of California: San Francisco, CA, 2012.
73. de Jong, D. H.; Singh, G.; Bennett, W. F. D.; Arnarez, C.; Wassenaar, T. A.; Schäfer, L. V.; Periole, X.; Tieleman, D. P.; Marrink, S. J. J. Chem. Theory Comput. 2013, 9, 687-697
74. Seo, M.; Rauscher, S.; Pomès, R.; Tieleman, D. P. J. Chem. Theory Comput. 2012, 8, 1774-1785
75. Marrink, S. J.; Risselada, H. J.; Yefimov, S.; Tieleman, D. P.; de Vries, A. H. J. Phys. Chem. B 2007, 111, 7812-7824
76. Beauchamp, K. A.; Bowman, G. R.; Lane, T. J.; Maibaum, L.; Haque, I. S.; Pande, V. S. J. Chem. Theory Comput. 2011, 7, 3412-3419
77. Cronkite-Ratcliff, B.; Pande, V. Bioinformatics 2013, 29, 950-952
78. Nag, S.; Sarkar, B.; Bandyopadhyay, A.; Sahoo, B.; Sreenivasan, V. K. A.; Kombrabail, M.; Muralidharan, C.; Maiti, S. J. Biol. Chem. 2011, 286, 13827-13833
79. Baumketner, A.; Bernstein, S. L.; Wyttenbach, T.; Bitan, G.; Teplow, D. B.; Bowers, M. T.; Shea, J. E. Protein Sci. 2006, 15, 420-428
80. Raffa, D. F.; Rauk, A. J. Phys. Chem. B 2007, 111, 3789-3799
81. Massi, F.; Peng, J. W.; Lee, J. P.; Straub, J. E. Biophys. J. 2001, 80, 31-44
82. Li, X.; Mehler, E. L. Cell Biochem. Biophys. 2006, 46, 123-142
83. Lee, C.; Ham, S. J. Comput. Chem. 2011, 32, 349-355
84. Zhu, X.; Bora, R. P.; Barman, A.; Singh, R.; Prabhakar, R. J. Phys. Chem. B 2012, 116, 4405-4416
85. Ono, K.; Condron, M. M.; Teplow, D. B. Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 2009, 106, 14745-14750
86. Melquiond, A.; Dong, X.; Mousseau, N.; Derreumaux, P. Curr. Alzheimer Res. 2008, 5, 244-250
87. Best, R. B.; Buchete, N.-V.; Hummer, G. Biophys. J. 2008, 95, L07-L09
88. Nguyen, P. H.; Li, M. S.; Derreumaux, P. Phys. Chem. Chem. Phys. 2011, 13, 9778-9788
89. Kirkitadze, M. D.; Condron, M. M.; Teplow, D. B. J. Mol. Biol. 2001, 312, 1103-1119
90. Kang, J.; Lemaire, H.-G.; Unterbeck, A.; Salbaum, J. M.; Masters, C. L.; Grzeschik, K.-H.; Multhaup, G.; Beyreuther, K.; Müller-Hill, B. Nature 1987, 325, 733-736
91. Sisodia, S. S. Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 1992, 89, 6075-6079
92. Maisuradze, G. G.; Leitner, D. M. Proteins 2007, 67, 569-578
93. Yan, Y.; Wang, C. J. Mol. Biol. 2006, 364, 853-862