Evolution of eukaryotic ion channels: Principles UNDERLYING the CONVERSION of Ca2+-selective to Na+-selective channels

Journal of the American Chemical Society

Volumn 136, Issue 9, 2014, Pages 3553-3559

  Dudev, Todor ^a   Lim, Carmay ^a,b  

^a INSTITUTE OF BIOMEDICAL SCIENCES   (Taiwan)

^b NATIONAL TSING HUA UNIVERSITY   (Taiwan)

Author keywords

[No Author keywords available]

Indexed keywords

AMINO ACIDS;

ION CHANNEL; ION SELECTIVITY; METAL-PROTEIN INTERACTIONS; OPEN PORES; SELECTIVE CHANNELS; SELECTIVITY FILTER; SOLVATION EFFECT;

CALCIUM;

VOLTAGE GATED CALCIUM CHANNEL; VOLTAGE GATED SODIUM CHANNEL;

ARTICLE; CONDUCTANCE; DENSITY FUNCTIONAL THEORY; DIELECTRIC CONSTANT; EUKARYOTE; HYDROGEN BOND; ION EXCHANGE; METAL BINDING; NONHUMAN; PERMEABILITY; PROTEIN INTERACTION; SITE DIRECTED MUTAGENESIS; SOLVATION; STATIC ELECTRICITY;

CALCIUM; CALCIUM CHANNELS; EUKARYOTA; EVOLUTION, MOLECULAR; MODELS, MOLECULAR; PROTEIN CONFORMATION; SODIUM; THERMODYNAMICS; VOLTAGE-GATED SODIUM CHANNELS;

EID: 84897716434     PISSN: 00027863     EISSN: 15205126     Source Type: Journal    
DOI: 10.1021/ja4121132     Document Type: Article

References (54)

1. Hille, B. Ionic channels of excitable membranes, 3 rd ed.; Sinauer Associates: Sunderland, MA, 2001.
2. Senatore, A.; Monteil, A.; van Minnen, J.; Smit, A. B.; Spafford, J. D. PLoS One 2013, 8, e55088
3. Kim, M. S.; Morii, T.; Sun, L. X.; Imoto, K.; Mori, Y. FEBS Lett. 1993, 318, 145
4. Yang, J.; Ellinor, P. T.; Sather, W. A.; Zhang, J. F.; Tsien, R. W. Nature 1993, 366, 158
5. Tang, S.; Mikala, G.; Bahinski, A.; Yatani, A.; Varadi, G.; Schwartz, A. J. Biol. Chem. 1993, 268, 13026
6. Talavera, K.; Nilius, B. Cell Calcium 2006, 40, 97
7. Sather, W. A.; McCleskey, E. W. Annu. Rev. Physiol. 2003, 65, 133
8. Khan, N.; Gray, I. P.; Obejero-Paz, C. A.; Jones, S. W. J. Gen. Physiol. 2008, 132, 223
9. Zhou, W.; Chung, I.; Liu, Z.; Goldin, A. L.; Dong, K. Neuron 2004, 42, 101
10. Gur Barzilai, M.; Reitzel, A. M.; Kraus, J. E. M.; Gordon, D.; Technau, U.; Gurevitz, M.; Moran, Y. Cell Rep. 2012, 2, 1
11. Noda, M.; Suzuki, H.; Numa, S.; Stuhmer, W. FEBS Lett. 1989, 259, 213
12. Terlau, H.; Heinemann, S. H.; Stuhmer, W.; Pusch, M.; Conti, F.; Imoto, K.; Numa, S. FEBS Lett. 1991, 293, 93
13. Pusch, M.; Noda, M.; Stuhmer, W.; Numa, S.; Conti, F. Eur. Biophys. J. 1991, 20, 127
14. Schlief, T.; Schonherr, R.; Imoto, K.; Heinemann, S. H. Eur. Biophys. J. 1996, 25, 75
15. Heinemann, S. H.; Terlau, H.; Stuhmer, W.; Imoto, K.; Numa, S. Nature 1992, 356, 441
16. Favre, I.; Moczydlowski, E.; Schild, L. Biophys. J. 1996, 71, 3110
17. Sun, Y. M.; Favre, I.; Schild, L.; Moczydlowski, E. J. Gen. Physiol. 1997, 118, 693
18. Spafford, J. D.; Spencer, A. N.; Gallin, W. J. Recept. Channels 1999, 6, 493
19. Nonner, W.; Catacuzzeno, L.; Eisenberg, B. Biophys. J. 2000, 79, 1976
20. Corry, B.; Allen, T. W.; Kuyucak, S.; Chung, S.-H. Biochim. Biophys. Acta 2000, 1509, 1
21. Corry, B.; Chung, S.-H. Cell. Mol. Life Sci. 2006, 63, 301
22. Cheng, R. C.; Tikhonov, D. B.; Zhorov, B. S. Eur. Biophys. J. 2010, 39, 839
23. Dudev, T.; Lim, C. Phys. Chem. Chem. Phys. 2012, 14, 12451
24. Dudev, T.; Lim, C. J. Phys. Chem. B 2012, 116, 10703
25. Boda, D.; Henderson, D.; Gillespie, D. J. Chem. Phys. 2013, 139, 055103
26. Boda, D.; Nonner, W.; Valisko, M.; Henderson, D.; Eisenberg, B.; Gillespie, D. Biophys. J. 2007, 93, 1960
27. Lipkind, G. M.; Fozzard, H. A. J. Gen. Physiol. 2008, 131, 523
28. Dudev, T.; Lim, C. J. Am. Chem. Soc. 2010, 132, 2321
29. Corry, B.; Thomas, M. J. Am. Chem. Soc. 2012, 134, 1840
30. Corry, B.; Vora, T.; Chung, S.-H. Biochim. Biophys. Acta 2005, 1711, 72
31. Csanyi, E.; Boda, D.; Gillespie, D.; Kristof, T. Biochim. Biophys. Acta 2012, 1818, 592
32. Dudev, T.; Lim, C. J. Am. Chem. Soc. 2009, 131, 8092
33. Dudev, T.; Lim, C. J. Am. Chem. Soc. 2013, 135, 17200
34. Ellinor, P. T.; Yang, J.; Sather, W. A.; Zhang, J. F.; Tsien, R. W. Neuron 1995, 15, 1121
35. GaussView, version 3.09; Gaussian, Inc.: Pittsburgh, PA 15106 U.S.A., 2000-2003.
36. Frisch, M. J.; Trucks, G. W.; Schlegel, H. B.; Scuseria, G. E.; Robb, M. A.; Cheeseman, J. R.; Scalmani, G.; Barone, V.; Mennucci, B.; Petersson, G. A.; Nakatsuji, H.; Caricato, M.; Li, X.; Hratchian, H. P.; Izmaylov, A. F.; Bloino, J.; Zheng, G.; Sonnenberg, J. L.; Hada, M.; Ehara, M.; Toyota, K.; Fukuda, R.; Hasegawa, J.; Ishida, M.; Nakajima, T.; Honda, Y.; Kitao, O.; Nakai, H.; Vreven, T.; Montgomery, J. A., Jr.; Peralta, J. E.; Ogliaro, F.; Bearpark, M.; Heyd, J. J.; Brothers, E.; Kudin, K. N.; Staroverov, V. N.; Kobayashi, R.; Normand, J.; Raghavachari, K.; Rendell, A.; Burant, J. C.; Iyengar, S. S.; Tomasi, J.; Cossi, M.; Rega, N.; Millam, J. M.; Klene, M.; Knox, J. E.; Cross, J. B.; Bakken, V.; Adamo, C.; Jaramillo, J.; Gomperts, R.; Stratmann, R. E.; Yazyev, O.; Austin, A. J.; Cammi, R.; Pomelli, C.; Ochterski, J. W.; Martin, R. L.; Morokuma, K.; Zakrzewski, V. G.; Voth, G. A.; Salvador, P.; Dannenberg, J. J.; Dapprich, S.; Daniels, A. D.; Farkas, O.; Foresman, J. B.; Ortiz, J. V.; Cioslowski, J.; Fox, D. J. Gaussian 09; Gaussian, Inc.: Wallingford CT, 2009.
37. Wong, M. W. Chem. Phys. Lett. 1996, 256, 391
38. Gilson, M. K.; Honig, B. Proteins: Struct., Funct., Genet. 1988, 4, 7
39. Lim, C.; Bashford, D.; Karplus, M. J. Phys. Chem. 1991, 95, 5610
40. Bashford, D. In Scientific Computing in Object-Oriented Parallel Environments; Ishikawa, Y.; Oldehoeft, R. R.; Reynders, V. W.; Tholburn, M., Eds.; Springer: Berlin, 1997; Vol. 1343, p 233.
41. Reed, A. E.; Curtiss, L. A.; Weinhold, F. Chem. Rev. 1988, 88, 899
42. Brooks, B. R.; Brooks, C. L., III; Mackerell, A. D.; Nilsson, L.; Petrella, R. J.; Roux, B.; Won, Y.; Archontis, G.; Bartels, C.; Boresch, S.; Caflisch, A.; Caves, L.; Cui, Q.; Dinner, A. R.; Feig, M.; Fischer, S.; Gao, J.; Hodoscek, M.; Im, W.; Kuczera, K.; Lazaridis, T.; Ma, J.; Ovchinnikov, V.; Paci, E.; Pastor, R. W.; Post, C. B.; Pu, J. Z.; Schaefer, M.; Tidor, B.; Venable, R. M.; Woodcock, H. L.; Wu, X.; Yang, W.; York, D. M.; Karplus, M. J. Comput. Chem. 2009, 30, 1545
43. Wang, Y.; Xu, L.; Pasek, D. A.; Gillespie, D.; Meissner, G. Biophys. J. 2005, 89, 256
44. Dudev, T.; Lim, C. Calcium Ion Selectivity in Biological Systems; Springer: New York, 2013.
45. Boda, D.; Valisko, M.; Eisenberg, B.; Nonner, W.; Henderson, D.; Gillespie, D. Phys. Rev. Lett. 2007, 98, 168102
46. Dudev, T.; Lim, C. Chem. Rev. 2014, 114, 538
47. Payandeh, J.; Scheuer, T.; Zheng, N.; Catterall, W. A. Nature 2011, 475, 353
48. Rakowski, R. F.; Gadsby, D. C.; Weer, P. D. J. Gen. Physiol. 2002, 119, 235
49. Kuo, C.-C.; Hess, P. J. Physiol. 1993, 466, 629
50. McCleskey, E. W. J. Gen. Physiol. 1999, 113, 765
51. Tang, L.; El-Din, T. M. G.; Payandeh, J.; Martinez, G. Q.; Heard, T. M.; Scheuer, T.; Zheng, N.; Catterall, W. A. Nature 2014, 505, 57
52. Lipkind, G. M.; Fozzard, H. A. Biochemistry 2001, 40, 6786
53. Rutkai, G. b.; Boda, D.; Kristóf, T. s. J. Phys. Chem. Lett. 2010, 1, 2179
54. Roux, B.; Berneche, S.; Egwolf, B.; Lev, B.; Noskov, S. Y.; Rowley, C. N.; Yu, H. J. Gen. Physiol. 2011, 137, 415