Free Energy Surface of an Intrinsically Disordered Protein: Comparison between Temperature Replica Exchange Molecular Dynamics and Bias-Exchange Metadynamics

Journal of Chemical Theory and Computation

Volumn 11, Issue 6, 2015, Pages 2776-2782

  Zerze, Gül H ^a   Miller, Cayla M ^a   Granata, Daniele ^b   Mittal, Jeetain ^a  

^a Lehigh University   (United States)

^b Temple University   (United States)

Author keywords

[No Author keywords available]

Indexed keywords

AMYLIN;

CHEMISTRY; HUMAN; MOLECULAR DYNAMICS; TEMPERATURE;

HUMANS; ISLET AMYLOID POLYPEPTIDE; MOLECULAR DYNAMICS SIMULATION; TEMPERATURE;

EID: 84931268923     PISSN: 15499618     EISSN: 15499626     Source Type: Journal    
DOI: 10.1021/acs.jctc.5b00047     Document Type: Article

References (72)

1. Dunker, A. K. J. Mol. Graphics Modell. 2001, 19, 26-59
2. Fisher, C. K.; Stultz, C. M. Curr. Opin. Struct. Biol. 2011, 21, 426-431
3. van der Lee, R. Chem. Rev. 2014, 114, 6589-6631
4. Dyson, H. J.; Wright, P. E. Nat. Rev. Mol. Cell Biol. 2005, 6, 197-208
5. Uversky, V. N.; Oldfield, C. J.; Dunker, A. K. Annu. Rev. Biophys. 2008, 37, 215-246
6. Torrie, G. M.; Valleau, J. P. J. Comput. Phys. 1977, 23, 187-199
7. Sugita, Y.; Kitao, A.; Okamoto, Y. J. Chem. Phys. 2000, 113, 6042-6051
8. Laio, A.; Parrinello, M. Proc. Natl. Acad. Sci. U. S. A. 2002, 99, 12562-12566
9. Liu, P.; Kim, B.; Friesner, R. A.; Berne, B. Proc. Natl. Acad. Sci. U. S. A. 2005, 102, 13749-13754
10. Bonomi, M.; Parrinello, M. Phys. Rev. Lett. 2010, 104, 190601
11. Sugita, Y.; Okamoto, Y. Chem. Phys. Lett. 1999, 314, 141-151
12. Piana, S.; Laio, A. J. Phys. Chem. B 2007, 111, 4553-4559
13. Sgourakis, N. G.; Yan, Y.; McCallum, S. A.; Wang, C.; Garcia, A. E. J. Mol. Biol. 2007, 368, 1448-1457
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. Yoon, J.; Park, J.; Jang, S.; Lee, K.; Shin, S. J. Biomol. Struct. Dyn. 2008, 25, 505-515
16. Wu, K.-P.; Weinstock, D. S.; Narayanan, C.; Levy, R. M.; Baum, J. J. Mol. Biol. 2009, 391, 784-796
17. Zhang, W.; Ganguly, D.; Chen, J. PLoS Comput. Biol. 2012, 8, e1002353
18. Knott, M.; Best, R. B. PLoS Comput. Biol. 2012, 8, e1002605
19. Mittal, J.; Yoo, T. H.; Georgiou, G.; Truskett, T. M. J. Phys. Chem. B 2012, 117, 118-124
20. Dupuis, N. F.; Wu, C.; Shea, J.-E.; Bowers, M. T. J. Am. Chem. Soc. 2009, 131, 18283-18292
21. Reddy, A. S.; Wang, L.; Singh, S.; Ling, Y. L.; Buchanan, L.; Zanni, M. T.; Skinner, J. L.; de Pablo, J. J. Biophys. J. 2010, 99, 2208-2216
22. Wu, C.; Shea, J.-E. PLoS Comput. Biol. 2013, 9, e1003211
23. Miller, C.; Zerze, G. H.; Mittal, J. J. Phys. Chem. B 2013, 117, 16066-16075
24. Marinelli, F.; Pietrucci, F.; Laio, A.; Piana, S. PLoS Comput. Biol. 2009, 5, e1000452
25. Granata, D.; Camilloni, C.; Vendruscolo, M.; Laio, A. Proc. Natl. Acad. Sci. U. S. A. 2013, 110, 6817-6822
26. Baftizadeh, F.; Biarnes, X.; Pietrucci, F.; Affinito, F.; Laio, A. J. Am. Chem. Soc. 2012, 134, 3886-3894
27. Do, T. N.; Choy, W.-Y.; Karttunen, M. J. Chem. Theory Comput. 2014, 10, 5081-5094
28. Lorenzo, A.; Razzaboni, B.; Weir, G. C.; Yankner, B. A. Nature 1994, 368, 756-760
29. Haataja, L.; Gurlo, T.; Huang, C. J.; Butler, P. C. Endocr. Rev. 2008, 29, 303-316
30. Abedini, A.; Schmidt, A. M. FEBS Lett. 2013, 587, 1119-1127
31. Cao, P.; Marek, P.; Noor, H.; Patsalo, V.; Tu, L.-H.; Wang, H.; Abedini, A.; Raleigh, D. P. FEBS Lett. 2013, 587, 1106-1118
32. Laghaei, R.; Mousseau, N.; Wei, G. J. Phys. Chem. B 2010, 114, 7071-7077
33. Andrews, M. N.; Winter, R. Biophys. Chem. 2011, 156, 43-50
34. Murphy, R. D.; Conlon, J.; Mansoor, T.; Luca, S.; Vaiana, S. M.; Buchete, N.-V. Biophys. Chem. 2012, 167, 1-7
35. Chiu, C.-c.; Singh, S.; de Pablo, J. J. Biophys. J. 2013, 105, 1227-1235
36. Best, R. B.; Mittal, J. J. Phys. Chem. B 2010, 114, 14916-14923
37. Abascal, J. L.; Vega, C. J. Chem. Phys. 2005, 123, 234505
38. Zerze, G. H.; Best, R. B.; Mittal, J. Biophys. J. 2014, 107, 1654-1660
39. Gianni, S.; Camilloni, C.; Giri, R.; Toto, A.; Bonetti, D.; Morrone, A.; Sormanni, P.; Brunori, M.; Vendruscolo, M. Proc. Natl. Acad. Sci. U. S. A. 2014, 111, 14141-14146
40. Palazzesi, F.; Prakash, M. K.; Bonomi, M.; Barducci, A. J. Chem. Theory Comput. 2015, 11, 2-7
41. Essmann, U.; Perera, L.; Berkowitz, M. L.; Darden, T.; Lee, H.; Pedersen, L. G. J. Chem. Phys. 1995, 103, 8577-8593
42. Berendsen, H. J.; van der Spoel, D.; van Drunen, R. Comput. Phys. Commun. 1995, 91, 43-56
43. Hess, B.; Kutzner, C.; van der Spoel, D.; Lindahl, E. J. Chem. Theory Comput. 2008, 4, 435-447
44. Garcia, A. E.; Herce, H.; Paschek, D. Annu. Rep. Comput. Chem. 2006, 2, 83-95
45. Baftizadeh, F.; Cossio, P.; Pietrucci, F.; Laio, A. Curr. Phys. Chem. 2012, 2, 79-91
46. Biarnés, X.; Pietrucci, F.; Marinelli, F.; Laio, A. Comput. Phys. Commun. 2012, 183, 203-211
47. Pietrucci, F.; Laio, A. J. Chem. Theory Comput. 2009, 5, 2197-2201
48. Kjaergaard, M.; Nørholm, A.-B.; Hendus-Altenburger, R.; Pedersen, S. F.; Poulsen, F. M.; Kragelund, B. B. Protein Sci. 2010, 19, 1555-1564
49. Uversky, V. N.; Gillespie, J. R.; Fink, A. L. Proteins: Struct., Funct., Bioinf. 2000, 41, 415-427
50. Nosé, S. Mol. Phys. 1984, 52, 255-268
51. Hoover, W. G. Phys. Rev. A: At., Mol., Opt. Phys. 1985, 31, 1695
52. Bonomi, M.; Branduardi, D.; Bussi, G.; Camilloni, C.; Provasi, D.; Raiteri, P.; Donadio, D.; Marinelli, F.; Pietrucci, F.; Broglia, R.; Parrinello, M. Comput. Phys. Commun. 2009, 180, 1961-1972
53. Humphrey, W.; Dalke, A.; Schulten, K. J. Mol. Graphics 1996, 14, 33-38
54. Kumar, S.; Rosenberg, J. M.; Bouzida, D.; Swendsen, R. H.; Kollman, P. A. J. Comput. Chem. 1992, 13, 1011-1021
55. Luca, S.; Yau, W.-M.; Leapman, R.; Tycko, R. Biochemistry 2007, 46, 13505-13522
56. Williamson, J. A.; Loria, J. P.; Miranker, A. D. J. Mol. Biol. 2009, 393, 383-396
57. Abedini, A.; Raleigh, D. P. Phys. Biol. 2009, 6, 015005
58. Kabsch, W.; Sander, C. Biopolymers 1983, 22, 2577-2637
59. Daura, X.; Gademann, K.; Jaun, B.; Seebach, D.; van Gunsteren, W. F.; Mark, A. E. Angew. Chem., Int. Ed. 1999, 38, 236-240
60. Lindorff-Larsen, K.; Trbovic, N.; Maragakis, P.; Piana, S.; Shaw, D. E. J. Am. Chem. Soc. 2012, 134, 3787-3791
61. Nettels, D.; Müller-Späth, S.; Küster, F.; Hofmann, H.; Haenni, D.; Rüegger, S.; Reymond, L.; Hoffmann, A.; Kubelka, J.; Heinz, B.; Gast, K.; Best, R. B.; Schuler, B. Proc. Natl. Acad. Sci. U. S. A. 2009, 106, 20740-20745
62. Wuttke, R.; Hofmann, H.; Nettels, D.; Borgia, M. B.; Mittal, J.; Best, R. B.; Schuler, B. Proc. Natl. Acad. Sci. U. S. A. 2014, 111, 5213-5218
63. Best, R. B.; Mittal, J. J. Phys. Chem. B 2010, 114, 8790-8798
64. English, C. A.; García, A. E. Phys. Chem. Chem. Phys. 2014, 16, 2748-2757
65. Deighan, M.; Bonomi, M.; Pfaendtner, J. J. Chem. Theory Comput. 2012, 8, 2189-2192
66. Barducci, A.; Bonomi, M.; Prakash, M. K.; Parrinello, M. Proc. Natl. Acad. Sci. U. S. A. 2013, 110, E4708-E4713
67. Deighan, M.; Pfaendtner, J. Langmuir 2013, 29, 7999-8009
68. Sutto, L.; Gervasio, F. L. Proc. Natl. Acad. Sci. U. S. A. 2013, 110, 10616-10621
69. Papaleo, E.; Sutto, L.; Gervasio, F. L.; Lindorff-Larsen, K. J. Chem. Theory Comput. 2014, 10, 4169-4174
70. Camilloni, C.; Provasi, D.; Tiana, G.; Broglia, R. A. Proteins: Struct., Funct., Bioinf. 2008, 71, 1647-1654
71. Wang, L.; Friesner, R. A.; Berne, B. J. Phys. Chem. B 2011, 115, 9431-9438
72. Bussi, G. Mol. Phys. 2014, 112, 379-384