The F130L mutation in streptavidin reduces its binding affinity to biotin through electronic polarization effect

Journal of Computational Chemistry

Volumn 34, Issue 31, 2013, Pages 2677-2686

  Zeng, Juan ^a   Jia, Xiangyu ^a   Zhang, John Z H ^a,b   Mei, Ye ^a  

^a EAST CHINA NORMAL UNIVERSITY   (China)

^b NEW YORK UNIVERSITY   (United States)

Author keywords

binding free energy; biotin; mutation; polarization; streptavidin

Indexed keywords

BINDING FREE ENERGY; BIOTIN; ELECTRONIC POLARIZATION EFFECT; ELECTROSTATIC POLARIZATION; MOLECULAR DYNAMICS SIMULATIONS; MUTATION; RELATIVE BINDING AFFINITY; STREPTAVIDIN;

COENZYMES; MOLECULAR DYNAMICS; POLARIZATION; PROTEINS;

BINDING ENERGY;

BIOTIN; STREPTAVIDIN;

ARTICLE; BINDING FREE ENERGY; BINDING SITE; CHEMICAL STRUCTURE; GENETICS; METABOLISM; MOLECULAR DYNAMICS; MUTATION; PHYSIOLOGY; POINT MUTATION; POLARIZATION; PROTEIN BINDING; THERMODYNAMICS;

BINDING FREE ENERGY; BIOTIN; MUTATION; POLARIZATION; STREPTAVIDIN;

BINDING SITES; BIOTIN; MODELS, MOLECULAR; MOLECULAR DYNAMICS SIMULATION; POINT MUTATION; PROTEIN BINDING; STREPTAVIDIN; THERMODYNAMICS;

EID: 84886595877     PISSN: 01928651     EISSN: 1096987X     Source Type: Journal    
DOI: 10.1002/jcc.23421     Document Type: Article

References (48)

1. N. M. Green, Biochem. J. 1963, 89, 585.
2. N. M. Green, Biochem. J. 1966, 101, 774.
3. N. M. Green, Adv. Protein Chem. 1975, 29, 85.
4. N. M. Green, Methods Enzymol. 1990, 184, 51.
5. J. DeChancie, K. N. Houk, J. Am. Chem. Soc. 2007, 129, 5419.
6. V. Chu, P. S. Stayton, S. Freitag, I. Le Trong, R. E. Stenkamp, Protein Sci. 1998, 7, 848.
7. I. J. General, H. Meirovitch, J. Chem. Phys. 2011, 134, 025104.
8. R. E. Stenkamp, I. L. Trong, L. Klumb, P. S. Stayton, S. Freitag, Protein Sci. 1997, 6, 1157.
9. P. C. Weber, D. H. Ohlendorp, J. J. Wendolosiu, F. R. Salemme, Science 1989, 243, 85.
10. B. Kuhn, P. A. Kollman, J. Med. Chem. 2000, 43, 3786.
11. B. Kuhn, P. A. Kollman, J. Am. Chem. Soc. 2000, 122, 3909.
12. S. Miyamoto, P. A. Kollman, Proteins 1993, 16, 226.
13. Y. Tong, Y. Mei, Y. L. Li, C. G. Ji, J. Z. H. Zhang, J. Am. Chem. Soc. 2010, 132, 5137.
14. Y. Mei, Y. L. Li, J. Zeng, J. Z. H. Zhang, J. Comput. Chem. 2012, 33, 1374.
15. A. Weis, K. Katebzadeh, P. Soderhjelm, I. Nilsson, U. Ryde, J. Med. Chem. 2006, 49, 6596.
16. D. E. Hyre, P. S. Stayton, I. L. Trong, S. Freitag, R. E. Stenkamp, Protein Sci. 2000, 9, 878.
17. S. Freitag, V. Chu, J. E. Penzotti, L. A. Klumb, R. To, D. Hyre, I. Le Trong, T. P. Lybrand, R. E. Stenkamp, P. S. Stayton, Proc. Natl. Acad. Sci. 1999, 96, 8384.
18. S. Freitag, I. Le Trong, L. A. Klumb, P. S. Stayton, R. E. Stenkamp, Acta Crystallogr. Sect. D 1999, 55, 1118.
19. L. A. Klumb, V. Chu, P. S. Stayton, Biochemistry 1998, 37, 7657.
20. D. E. Hyre, I. Le Trong, E. A. Merritt, J. F. Eccleston, N. M. Green, R. E. Stenkamp, P. S. Stayton, Protein Sci. 2006, 15, 459.
21. L. Baugh, I. Le Trong, D. S. Cerutti, S. Gulich, P. S. Stayton, R. E. Stenkamp, T. P. Lybrand, Biochemistry 2010, 49, 4568.
22. A. Fiser, R. K. G. Do, A. Sali, Protein Sci. 2000, 9, 1753.
23. A. Fiser, A. Sali, Bioinformatics 2003, 19, 2500.
24. W. L. Jorgensen, J. Chandrasekhar, J. D. Madura, R. W. Impey, M. L. Klein, J. Chem. Phys. 1983, 79, 926.
25. R. W. Pastor, B. R. Brooks, A. Szabo, Mol. Phys. 1988, 65, 1409.
26. J. P. Ryckaert, G. Ciccotti, H. J. Berendsen, J. Comput. Phys. 1977, 23, 327.
27. T. Darden, D. M. York, L. G. Pedersen, J. Chem. Phys. 1993, 98, 10089.
28. C. G. Ji, Y. Mei, J. Z. H. Zhang, Biophys. J. 2008, 95, 1080.
29. Z. J. Xu, R. Lazim, Y. Mei, D. W. Zhang, Chem. Phys. Lett. 2012, 539-540, 239.
30. L. L. Duan, Y. Mei, D. W. Zhang, Q. G. Zhang, J. Z. H. Zhang, J. Am. Chem. Soc. 2010, 132, 11159.
31. Y. Tong, C. G. Ji, Y. Mei, J. Z. H. Zhang, J. Am. Chem. Soc. 2009, 131, 8636.
32. Y. P. Lu, Y. Mei, J. Z. H. Zhang, D. W. Zhang, J. Chem. Phys. 2010, 132, 131101.
33. Y. L. Li, Y. Mei, D. W. Zhang, D. Q. Xie, J. Z. H. Zhang, J. Phys. Chem. B 2011, 115, 10154.
34. J. Zeng, L. L. Duan, J. Z. H. Zhang, Y. Mei, J. Comput. Chem. 2013, 34, 847.
35. M. J. Frisch, G. W. Trucks, H. B. Schlegel, G. E. Scuseria, M. A. Robb, J. R. Cheeseman, G. Scalmani, V. Barone, B. Mennucci, G. A. Petersson, H. Nakatsuji, M. Caricato, X. Li, H. P. Hratchian, A. F. Izmaylov, J. Bloino, G. Zheng, J. L. Sonnenberg, M. Hada, M. Ehara, K. Toyota, R. Fukuda, J. Hasegawa, M. Ishida, T. Nakajima, Y. Honda, O. Kitao, H. Nakai, T. Vreven, J. A. Montgomery, Jr., J. E. Peralta, F. Ogliaro, M. Bearpark, J. J. Heyd, E. Brothers, K. N. Kudin, V. N. Staroverov, T. Keith, R. Kobayashi, J. Normand, K. Raghavachari, A. Rendell, J. C. Burant, S. S. Iyengar, J. Tomasi, M. Cossi, N. Rega, J. M. Millam, M. Klene, J. E. Knox, J. B. Cross, V. Bakken, C. Adamo, J. Jaramillo, R. Gomperts, R. E. Stratmann, O. Yazyev, A. J. Austin, R. Cammi, C. Pomelli, J. W. Ochterski, R. L. Martin, K. Morokuma, V. G. Zakrzewski, G. A. Voth, P. Salvador, J. J. Dannenberg, S. Dapprich, A. D. Daniels, O. Farkas, J. B. Foresman, J. V. Ortiz, J. Cioslowski, D. J. Fox, Gaussian 09, Revision B.01; Gaussian, Inc.: Wallingford, CT, 2010.
36. F. Fogolari, A. Brigo, H. Molinari, J. Mol. Recognit. 2002, 15, 377.
37. A. I. Shestakov, J. L. Milovich, A. Noy, J. Colloid Interface Sci. 2002, 247, 62.
38. B. Lu, D. Q. Zhang, J. A. McCammon, J. Chem. Phys. 2005, 122, 214102.
39. N. A. Baker, D. Sept, S. Joseph, M. J. Holst, J. A. McCammon, Proc. Natl. Acad. Sci. 2001, 98, 10037.
40. S. Hofinger, J. Comput. Chem. 2005, 26, 1148.
41. D. T. Nguyen, D. A. Case, J. Phys. Chem. 1985, 89, 4020.
42. S. Cheluvaraja, H. Meirovitch, J. Chem. Phys. 2005, 122, 054903.
43. S. Cheluvaraja, H. Meirovitch, J. Chem. Phys. 2006, 125, 024905.
44. A. Metz, C. Pfleger, H. Kopitz, S. Pfeiffer-Marek, K. H. Baringhaus, H. Gohlke, J. Chem. Inf. Model. 2012, 52, 120.
45. H. Gohlke1, C. Kiel, D. A. Case, J. Mol. Biol. 2003, 330, 891.
46. M. Rarey, B. Kramer, T. Lengauer, G. Klebe, J. Mol. Biol. 1996, 261, 470.
47. D. A. Case, T. A. Darden, T. E. Cheatham, III, C. L. Simmerling, J. Wang, R. E. Duke, R. Luo, R. C. Walker, W. Zhang, K. M. Merz, B. Wang, S. Hayik, A. Roitberg, G. Seabra, I. Kolossvary, K. F. Wong, F. Paesani, J. Vanicek, J. Liu, X. Wu, S. R. Brozell, T. Steinbrecher, H. Gohlke, Q. Cai, X. Ye, J. Wang, M. -J. Hsieh, G. Cui, D. R. Roe, D. H. Mathews, M. G. Seetin, C. Sagui, V. Babin, T. Luchko, S. Gusarov, A. Kovalenko, P. A. Kollman, AMBER 11; University of California: San Francisco, 2010.
48. L. L. Duan, Y. Mei, Q. G. Zhang, J. Z. H. Zhang, J. Chem. Phys. 2009, 130, 115102.