Effects of desolvation barriers and sidechains on local-nonlocal coupling and chevron behaviors in coarse-grained models of protein folding

Physical Chemistry Chemical Physics

Volumn 16, Issue 14, 2014, Pages 6460-6479

  Chen, Tao ^a   Chan, Hue Sun ^a  

^a UNIVERSITY OF TORONTO   (Canada)

Author keywords

[No Author keywords available]

Indexed keywords

PROTEIN; SOLVENT;

ARTICLE; CHEMICAL STRUCTURE; CHEMISTRY; KINETICS; METABOLISM; PROTEIN FOLDING; PROTEIN TERTIARY STRUCTURE; THERMODYNAMICS;

KINETICS; MODELS, MOLECULAR; PROTEIN FOLDING; PROTEIN STRUCTURE, TERTIARY; PROTEINS; SOLVENTS; THERMODYNAMICS;

EID: 84896339937     PISSN: 14639076     EISSN: None     Source Type: Journal    
DOI: 10.1039/c3cp54866j     Document Type: Article

References (175)

1. N. Go Annu. Rev. Biophys. Bioeng. 1983 12 183
2. N. Go, in Old and New Views of Protein Folding, ed., K. Kuwajima, and, M. Arai, Elsevier Science BV, Amsterdam, The Netherlands, 1999, pp. 97-105
3. J. D. Bryngelson P. G. Wolynes Proc. Natl. Acad. Sci. U. S. A. 1987 84 7524
4. P. E. Leopold M. Montal J. N. Onuchic Proc. Natl. Acad. Sci. U. S. A. 1992 89 8721
5. K. A. Dill H. S. Chan Nat. Struct. Biol. 1997 4 10
6. B. A. Shoemaker J. J. Portman P. G. Wolynes Proc. Natl. Acad. Sci. U. S. A. 2000 97 8868
7. K. Gunasekaran C.-J. Tsai S. Kumar D. Zanuy R. Nussinov Trends Biochem. Sci. 2003 28 81
8. V. N. Uversky A. K. Dunker Biochim. Biophys. Acta 2010 1804 1231
9. P. Tompa, Structure and Function of Intrinsically Disordered Proteins, Chapmen & Hall/CRC Press, Boca Raton, Florida, 2010
10. T. Mittag J. D. Forman-Kay Curr. Opin. Struct. Biol. 2007 17 3
11. P. Csermely K. S. Sandhu E. Hazai Z. Hoksza H. J. M. Kiss F. Miozzo D. V. Veres F. Piazza R. Nussinov Curr. Protein Pept. Sci. 2012 13 19
12. K. Sugase H. J. Dyson P. E. Wright Nature 2007 447 1021
13. Y. Huang Z. Liu J. Mol. Biol. 2009 393 1143
14. D. Ganguly J. Chen Proteins 2011 79 1251
15. J. Wang X. Chu Y. Wang S. Hagen W. Han E. Wang PLoS Comput. Biol. 2011 7 e1001118
16. A. Bhattacherjee S. Wallin Biophys. J. 2012 102 569
17. P. Tompa M. Fuxreiter Trends Biochem. Sci. 2008 33 2
18. M. Borg T. Mittag T. Pawson M. Tyers J. D. Forman-Kay H. S. Chan Proc. Natl. Acad. Sci. U. S. A. 2007 104 9650
19. A. B. Sigalov Prog. Biophys. Mol. Biol. 2011 106 525
20. J. Song S. C. Ng P. Tompa K. A. W. Lee H. S. Chan PLoS Comput. Biol. 2013 9 e1003239
21. R. Lumry R. Biltonen J. F. Brandts Biopolymers 1966 4 917
22. D. Baker Nature 2000 405 39
23. H. Kaya H. S. Chan Proteins 2000 40 637
24. D. Barrick Phys. Biol. 2009 6 015001
25. J. J. Portman Curr. Opin. Struct. Biol. 2010 20 11
26. M. Knott H. S. Chan Proteins 2006 65 373
27. M. M. Garcia-Mira M. Sadqi N. Fischer J. M. Sanchez-Ruiz V. Muñoz Science 2002 298 2191
28. M. Sadqi D. Fushman V. Muñoz Nature 2006 442 317
29. S. Wallin H. S. Chan J. Phys.: Condens. Matter 2006 18 S307
30. A. Badasyan Z. Liu H. S. Chan J. Mol. Biol. 2008 384 512
31. A. Badasyan Z. Liu H. S. Chan Int. J. Quantum Chem. 2009 109 3482
32. Z. Zhang H. S. Chan Biophys. J. 2009 96 L25
33. E. A. Shank C. Cecconi J. W. Dill S. Marqusee C. Bustamante Nature 2010 465 637
34. M. Rustad K. Ghosh J. Chem. Phys. 2012 137 205104
35. H. S. Chan S. Shimizu H. Kaya Methods Enzymol. 2004 380 350
36. A. L. Watters P. Deka C. Corrent D. Callender G. Varani T. Sosnick D. Baker Cell 2007 128 613
37. J. M. Sanchez-Ruiz Biophys. Chem. 2010 148 1
38. C. M. Dobson Trends Biochem. Sci. 1999 24 329
39. A. K. Buell A. Dhulesia M. F. Mossuto N. Cremades J. R. Kumita M. Dumoulin M. E. Welland T. P. J. Knowles X. Salvatella C. M. Dobson J. Am. Chem. Soc. 2011 133 7737
40. G. de Prat Gay J. Ruiz-Sanz J. L. Neira L. S. Itzhaki A. R. Fersht Proc. Natl. Acad. Sci. U. S. A. 1995 92 3683
41. J. L. Neira A. R. Fersht J. Mol. Biol. 1999 287 421
42. M. P. Morrissey Z. Ahmed E. I. Shakhnovich Polymer 2004 45 557
43. A. H. Elcock PLoS Comput. Biol. 2006 2 e98
44. E. P. O'Brien J. Christodoulou M. Vendruscolo C. M. Dobson J. Am. Chem. Soc. 2011 133 513
45. H. Krobath E. I. Shakhnovich P. F. N. Faísca J. Chem. Phys. 2013 138 215101
46. J. J. Tyson R. Albert A. Goldbeter P. Ruoff J. Sible J. R. Soc. Interface 2008 5 S1
47. H. Qian Annu. Rev. Biophys. 2012 41 179
48. T. Sikosek E. Bornberg-Bauer H. S. Chan PLoS Comput. Biol. 2012 8 e1002659
49. H. S. Chan S. Bromnberg K. A. Dill Philos. Trans. R. Soc. London, Ser. B 1995 348 61
50. K. A. Dill Biochemistry 1985 24 1501
51. K. A. Dill Biochemistry 1990 29 7133
52. H. S. Chan Proteins 2000 40 543
53. H. S. Chan Z. Zhang S. Wallin Z. Liu Annu. Rev. Phys. Chem. 2011 62 301
54. S. S. Plotkin J. Wang P. G. Wolynes J. Chem. Phys. 1997 106 2932
55. M. P. Eastwood P. G. Wolynes J. Chem. Phys. 2001 114 4702
56. S. Takada Z. Luthey-Schulten P. G. Wolynes J. Chem. Phys. 1999 110 11616
57. H. Kaya H. S. Chan Phys. Rev. Lett. 2000 85 2823
58. A. I. Jewett V. S. Pande K. W. Plaxco J. Mol. Biol. 2003 326 247
59. H. Kaya H. S. Chan Proteins 2003 52 524
60. K. W. Plaxco K. T. Simons D. Baker J. Mol. Biol. 1998 277 985
61. H. S. Chan Nature 1998 392 761
62. E. Freire K. P. Murphy J. Mol. Biol. 1991 222 687
63. H. Kaya H. S. Chan Proteins 2005 58 31
64. V. J. Hilser B. Garcia-Moreno T. G. Oas G. Kapp S. T. Whitten Chem. Rev. 2006 106 1545
65. K. Ghosh K. A. Dill J. Am. Chem. Soc. 2009 131 2306
66. Y. Bai T. R. Sosnick L. Mayne S. W. Englander Science 1995 269 192
67. C. C. Mello D. Barrick Proc. Natl. Acad. Sci. U. S. A. 2004 101 14102
68. J. A. Rank D. Baker Protein Sci. 1997 6 347
69. M. S. Cheung A. E. García J. N. Onuchic Proc. Natl. Acad. Sci. U. S. A. 2002 99 685
70. H. Kaya H. S. Chan J. Mol. Biol. 2003 326 911
71. Z. Liu H. S. Chan Phys. Biol. 2005 2 S75
72. L. R. Pratt D. Chandler J. Chem. Phys. 1977 67 3683
73. Y. Levy J. N. Onuchic Annu. Rev. Biophys. Biomol. Struct. 2006 35 389
74. Z. Liu H. S. Chan J. Mol. Biol. 2005 349 872
75. A. Ferguson Z. Liu H. S. Chan J. Mol. Biol. 2009 389 619
76. H. Kaya Z. Uzunoǧlu H. S. Chan Phys. Rev. E: Stat., Nonlinear, Soft Matter Phys. 2013 88 044701
77. M. P. Taylor W. Paul K. Binder Phys. Rev. E: Stat., Nonlinear, Soft Matter Phys. 2009 79 050801(R)
78. E. I. Shakhnovich A. V. Finkelstein Biopolymers 1989 28 1667
79. D. K. Klimov D. Thirumalai Folding Des. 1998 3 127
80. L. Li L. A. Mirny E. I. Shakhnovich Nat. Struct. Biol. 2000 7 336
81. H. Kaya Z. Liu H. S. Chan Biophys. J. 2005 89 520
82. E. P. O'Brien G. Ziv G. Haran B. R. Brooks D. Thirumalai Proc. Natl. Acad. Sci. U. S. A. 2008 105 13403
83. Z. Liu G. Reddy E. P. O'Brien D. Thirumalai Proc. Natl. Acad. Sci. U. S. A. 2011 108 7787
84. Z. Liu G. Reddy D. Thirumalai J. Phys. Chem. B 2012 116 6707
85. D. Thirumalai E. P. O'Brien G. Morrison C. Hyeon Annu. Rev. Biophys. 2010 39 159
86. G. Reddy Z. Liu D. Thirumalai Proc. Natl. Acad. Sci. U. S. A. 2012 109 17832
87. D. Thirumalai Z. Liu E. P. O'Brien G. Reddy Curr. Opin. Struct. Biol. 2013 23 22
88. J. N. Onuchic P. G. Wolynes Curr. Opin. Struct. Biol. 2004 14 70
89. E. Shakhnovich Chem. Rev. 2006 106 1559
90. C. Clementi Curr. Opin. Struct. Biol. 2008 18 10
91. K. A. Dill S. B. Ozkan M. S. Shell T. R. Weikl Annu. Rev. Biophys. 2008 37 289
92. D. L. Pincus S. S. Cho C. Hyeon D. Thirumalai Prog. Mol. Biol. Transl. Sci. 2008 84 203
93. R. D. Hills C. L. Brooks Int. J. Mol. Sci. 2009 10 889
94. J. Zhang W. Li J. Wang M. Qin L. Wu Z. Yan W. Xu G. Zuo W. Wang IUBMB Life 2009 61 627
95. V. Tozzini Q. Rev. Biophys. 2010 43 333
96. S. Takada Curr. Opin. Struct. Biol. 2012 22 130
97. A. N. Naganathan Wiley Interdiscip. Rev.: Comput. Mol. Sci. 2013 3 504
98. W. G. Noid J. Chem. Phys. 2013 139 090901
99. C. D. Snow H. Nguyen V. S. Pande M. Gruebele Nature 2002 420 102
100. K. Lindorff-Larsen S. Piana R. O. Dror D. E. Shaw Science 2011 334 517
101. H. Lei X. Deng Z. Wang Y. Duan J. Chem. Phys. 2008 129 155104
102. P. L. Freddolino K. Schulten Biophys. J. 2009 97 2338
103. V. A. Voelz G. R. Bowman K. Beauchamp V. S. Pande J. Am. Chem. Soc. 2010 132 1526
104. C. Zhang J. Ma J. Chem. Phys. 2010 132 244101
105. S. Piana K. Lindorff-Larsen D. E. Shaw Proc. Natl. Acad. Sci. U. S. A. 2012 109 17845
106. S. Piana K. Lindorff-Larsen D. E. Shaw Proc. Natl. Acad. Sci. U. S. A. 2013 110 5915
107. D. E. Shaw P. Maragakis K. Lindorff-Larsen S. Piana R. O. Dror M. P. Eastwood J. A. Bank J. M. Jumper J. K. Salmon Y. Shan W. Wriggers Science 2010 330 341
108. J. R. Allison M. Bergeler N. Hansen W. F. van Gunsteren Biochemistry 2011 50 10965
109. S. Piana K. Lindorff-Larsen D. E. Shaw Biophys. J. 2011 100 L47
110. R. O. Dror H. F. Green C. Valand D. W. Borhani J. R. Valcourt A. C. Pan D. H. Arlow M. Canals J. R. Lane R. Rahmani J. B. Baell P. M. Sexton A. Christopoulos D. E. Shaw Nature 2013 503 295
111. W. F. van Gunsteren R. Burgi C. Peter X. Daura Angew. Chem. 2001 113 363
112. W. F. van Gunsteren R. Burgi C. Peter X. Daura Angew. Chem., Int. Ed. 2001 40 351
113. R. B. Best Curr. Opin. Struct. Biol. 2012 22 52
114. D. W. Borhani D. E. Shaw J. Comput. -Aided Mol. Des. 2012 26 15
115. C. R. Matthews M. R. Hurle BioEssays 1987 6 254
116. M. R. Hurle G. A. Michelotti M. M. Crisanti C. R. Matthews Proteins 1987 2 54
117. S. E. Jackson A. R. Fersht Biochemistry 1991 30 10428
118. A. Matouschek J. T. Kellis L. Serrano M. Bycroft A. R. Fersht Nature 1990 346 440
119. K. A. Scott J. Clarke Protein Sci. 2005 14 1617
120. M. Tsytlonok L. S. Itzhaki Arch. Biochem. Biophys. 2013 531 14
121. I. E. Sanchez T. Kiefhaber J. Mol. Biol. 2003 325 367
122. C. F. Wright K. Lindorff-Larsen L. G. Randles J. Clarke Nat. Struct. Biol. 2003 10 658
123. N. Aghera J. B. Udgaonkar Biochemistry 2013 52 5770
124. Z. Zhang H. S. Chan Proc. Natl. Acad. Sci. U. S. A. 2010 107 2920
125. R. B. Best G. Hummer W. A. Eaton Proc. Natl. Acad. Sci. U. S. A. 2013 110 17874
126. D. J. Brockwell S. E. Radford Curr. Opin. Struct. Biol. 2007 17 30
127. A. Zarrine-Afsar S. Wallin A. M. Neculai P. Neudecker P. L. Howell A. R. Davidson H. S. Chan Proc. Natl. Acad. Sci. U. S. A. 2008 105 9999
128. A. Azia Y. Levy J. Mol. Biol. 2009 393 527
129. A. Zarrine-Afsar Z. Zhang K. L. Schweiker G. I. Makhatadze A. R. Davidson H. S. Chan Proteins 2012 80 858
130. R. B. Best J. Phys. Chem. B 2013 117 13235
131. J.-E. Shea Y. D. Nochomovitz Z. Guo C. L. Brooks J. Chem. Phys. 1998 109 2895
132. T. V. Pogorelov Z. Luthey-Schulten Biophys. J. 2004 87 207
133. L. L. Chavez J. N. Onuchic C. Clementi J. Am. Chem. Soc. 2004 126 8426
134. A. Šali E. I. Shakhnovich M. Karplus Nature 1994 369 248
135. S. S. Cho Y. Levy P. G. Wolynes Proc. Natl. Acad. Sci. U. S. A. 2006 103 586
136. D. K. Klimov D. Thirumalai Proc. Natl. Acad. Sci. U. S. A. 2000 97 2544
137. W. F. van Gunsteren H. J. C. Berendsen Mol. Phys. 1977 34 1311
138. E. Neria S. Fischer M. Karplus J. Chem. Phys. 1996 105 1902
139. D. Frishman P. Argos Proteins 1995 23 566
140. S. Miyazawa R. L. Jernigan Proteins 1999 34 49
141. M. S. Cheung J. M. Finke B. Callahan J. N. Onuchic J. Phys. Chem. B 2003 107 11193
142. B. Lee F. M. Richards J. Mol. Biol. 1971 55 379
143. J. W. Ponder, TINKER4.2, Department of Chemistry, Washington University, St. Louis, Missouri, U.S.A., 2004
144. T. J. Richmond J. Mol. Biol. 1984 178 63
145. L. Wesson D. Eisenberg Protein Sci. 1992 1 227
146. G. I. Makhatadze J. Phys. Chem. B 1999 103 4781
147. T. Veitshans D. Klimov D. Thirumalai Folding Des. 1997 2 1
148. E. A. Coutsias C. Seok K. A. Dill J. Comput. Chem. 2004 25 1849
149. J. W. O'Neill D. E. Kim D. Baker K. Y. Zhang Acta Crystallogr., Sect. D: Biol. Crystallogr. 2001 57 480
150. M. L. Scalley Y. Qian H. Gu A. McCormack J. R. Yates III D. Baker Biochemistry 1997 36 3373
151. D. W. Yang L. E. Kay J. Mol. Biol. 1996 263 369
152. D. O. V. Alonso V. Daggett J. Mol. Biol. 1995 247 501
153. S. S. Plotkin J. N. Onuchic J. Chem. Phys. 2002 116 5263
154. H. S. Chan K. A. Dill Proteins 1998 30 2
155. H. Kaya H. S. Chan J. Mol. Biol. 2002 315 899
156. H. Kaya H. S. Chan Phys. Rev. Lett. 2003 90 258104
157. H. Kaya H. S. Chan Proteins 2003 52 510
158. S. Shimizu H. S. Chan Proteins 2002 48 15
159. K. W. Plaxco D. Baker Proc. Natl. Acad. Sci. U. S. A. 1998 95 13591
160. H. S. Chung W. A. Eaton Nature 2013 502 685
161. G. S. Hammond J. Am. Chem. Soc. 1955 77 334
162. J. M. Matthews A. R. Fersht Biochemistry 1995 34 6805
163. M. Oliveberg Y.-J. Tan M. Silow A. R. Fersht J. Mol. Biol. 1998 277 933
164. M. Schätzle T. Kiefhaber J. Mol. Biol. 2006 357 655
165. Z. Zhang H. S. Chan Proc. Natl. Acad. Sci. U. S. A. 2012 109 20919
166. V. P. Grantcharova D. Baker Biochemistry 1997 36 15685
167. T. Schindler F. X. Schmid Biochemistry 1996 35 16833
168. M. Eisenberg G. Schwert J. Gen. Physiol. 1951 34 583
169. J. F. Brandts J. Am. Chem. Soc. 1964 86 4302
170. R. Lumry and R. Biltonen, in Structure and Stability of Biological Macromolecules, ed., S. N. Timasheff, and, G. D. Fasman, Marcel Dekker, Inc., New York, 1969, ch. 2, pp. 65-212
171. S. Segawa M. Sugihara Biopolymers 1984 23 2473
172. R. L. Baldwin C. Frieden G. D. Rose Proteins 2010 78 2725
173. T. Y. Yoo A. Adhikari Z. Xia T. Huynh K. F. Freed R. Zhou T. R. Sosnick J. Mol. Biol. 2012 420 220
174. C. Clementi S. S. Plotkin Protein Sci. 2004 13 1750
175. J. K. Myers C. N. Pace J. M. Scholtz Protein Sci. 1995 4 2138