Amphiphilic Peptides A6K and V6K Display Distinct Oligomeric Structures and Self-Assembly Dynamics: A Combined All-Atom and Coarse-Grained Simulation Study

Biomacromolecules

Volumn 16, Issue 9, 2015, Pages 2940-2949

  Sun, Yunxiang ^a   Qian, Zhenyu ^a   Guo, Cong ^a   Wei, Guanghong ^a  

^a FUDAN UNIVERSITY   (China)

Author keywords

[No Author keywords available]

Indexed keywords

AGGREGATES; ASSEMBLY; ATOMS; HYDROGEN BONDS; MOLECULAR DYNAMICS; NANOSTRUCTURES; OLIGOMERS; PEPTIDES; SELF ASSEMBLY; SOLUTIONS;

AMPHIPHILIC PEPTIDES; INTERACTION ANALYSIS; NANOSTRUCTURE FORMATION; OLIGOMERIC STRUCTURE; ORDERED NANOSTRUCTURES; REPLICA EXCHANGE MOLECULAR DYNAMICS; SELF ASSEMBLY PROCESS; SIMULATION STUDIES;

BIOINFORMATICS;

A6K PEPTIDE; AMPHOPHILE; HEPTAPEPTIDE; OLIGOMER; UNCLASSIFIED DRUG; V6K PEPTIDE; PEPTIDE;

AMINO ACID SEQUENCE; AQUEOUS SOLUTION; ARTICLE; ATOM; BILAYER MEMBRANE; HYDROGEN BOND; HYDROPHOBICITY; MOLECULAR DYNAMICS; OLIGOMERIZATION; PRIORITY JOURNAL; PROTEIN CONFORMATION; PROTEIN SECONDARY STRUCTURE; PROTEIN STRUCTURE; STATIC ELECTRICITY; STRUCTURE ANALYSIS; SURFACE AREA; TIME; CHEMISTRY;

HYDROGEN BONDING; MOLECULAR DYNAMICS SIMULATION; PEPTIDES; PROTEIN STRUCTURE, SECONDARY;

EID: 84941578385     PISSN: 15257797     EISSN: 15264602     Source Type: Journal    
DOI: 10.1021/acs.biomac.5b00850     Document Type: Article

References (72)

1. Han, S. Y.; Xu, W. W.; Cao, M. W.; Wang, J. Q.; Xia, D. H.; Xu, H.; Zhao, X. B.; Lu, J. R. Soft Matter 2012, 8 (3) 645-652 10.1039/C1SM06203D
2. Altunbas, A.; Sharma, N.; Lamm, M. S.; Yan, C.; Nagarkar, R. P.; Schneider, J. P.; Pochan, D. J. ACS Nano 2010, 4 (1) 181-188 10.1021/nn901226h
3. Holmstrom, S. C.; King, P. J.; Ryadnov, M. G.; Butler, M. F.; Mann, S.; Woolfson, D. N. Langmuir 2008, 24 (20) 11778-11783 10.1021/la802009t
4. Adler-Abramovich, L.; Gazit, E. Chem. Soc. Rev. 2014, 43 (20) 6881-6893 10.1039/C4CS00164H
5. Colombo, G.; Soto, P.; Gazit, E. Trends Biotechnol. 2007, 25 (5) 211-218 10.1016/j.tibtech.2007.03.004
6. Mehta, A. K.; Lu, K.; Childers, W. S.; Liang, Y.; Dublin, S. N.; Dong, J.; Snyder, J. P.; Pingali, S. V.; Thiyagarajan, P.; Lynn, D. G. J. Am. Chem. Soc. 2008, 130 (30) 9829-9835 10.1021/ja801511n
7. Gazit, E. Chem. Soc. Rev. 2007, 36 (8) 1263-1269 10.1039/b605536m
8. Kim, H. J.; Kim, T.; Lee, M. Acc. Chem. Res. 2011, 44 (1) 72-82 10.1021/ar100111n
9. Dehsorkhi, A.; Hamley, I. W. Soft Matter 2014, 10 (11) 1660-1664 10.1039/c3sm52324a
10. Zhang, S. Acc. Chem. Res. 2012, 45 (12) 2142-2150 10.1021/ar300034v
11. Balbach, J. J.; Ishii, Y.; Antzutkin, O. N.; Leapman, R. D.; Rizzo, N. W.; Dyda, F.; Reed, J.; Tycko, R. Biochemistry 2000, 39 (45) 13748-13759 10.1021/bi0011330
12. Gorbitz, C. H. Chem.-Eur. J. 2001, 7 (23) 5153-5159 10.1002/1521-3765(20011203)7:23<5153::AID-CHEM5153>3.0.CO;2-N
13. Reches, M.; Gazit, E. Science 2003, 300 (5619) 625-627 10.1126/science.1082387
14. Reches, M.; Porat, Y.; Gazit, E. J. Biol. Chem. 2002, 277 (38) 35475-35480 10.1074/jbc.M206039200
15. Petkova, A. T.; Ishii, Y.; Balbach, J. J.; Antzutkin, O. N.; Leapman, R. D.; Delaglio, F.; Tycko, R. Proc. Natl. Acad. Sci. U. S. A. 2002, 99 (26) 16742-16747 10.1073/pnas.262663499
16. Adler-Abramovich, L.; Vaks, L.; Carny, O.; Trudler, D.; Magno, A.; Caflisch, A.; Frenkel, D.; Gazit, E. Nat. Chem. Biol. 2012, 8 (8) 701-706 10.1038/nchembio.1002
17. Lakshmanan, A.; Cheong, D. W.; Accardo, A.; Di Fabrizio, E.; Riekel, C.; Hauser, C. A. E. Proc. Natl. Acad. Sci. U. S. A. 2013, 110 (2) 519-524 10.1073/pnas.1217742110
18. Zhao, X.; Pan, F.; Xu, H.; Yaseen, M.; Shan, H.; Hauser, C. A.; Zhang, S.; Lu, J. R. Chem. Soc. Rev. 2010, 39 (9) 3480-3498 10.1039/b915923c
19. Guo, C.; Luo, Y.; Zhou, R. H.; Wei, G. H. Nanoscale 2014, 6 (5) 2800-2811 10.1039/c3nr02505e
20. Wang, J.; Han, S. Y.; Meng, G.; Xu, H.; Xia, D. H.; Zhao, X. B.; Schweins, R.; Lu, J. R. Soft Matter 2009, 5 (20) 3870-3878 10.1039/b901653h
21. Yan, X. H.; Zhu, P. L.; Li, J. B. Chem. Soc. Rev. 2010, 39 (6) 1877-1890 10.1039/b915765b
22. de la Rica, R.; Matsui, H. Chem. Soc. Rev. 2010, 39 (9) 3499-3509 10.1039/b917574c
23. Hamley, I. W. Angew. Chem., Int. Ed. 2007, 46 (43) 8128-8147 10.1002/anie.200700861
24. Vauthey, S.; Santoso, S.; Gong, H.; Watson, N.; Zhang, S. Proc. Natl. Acad. Sci. U. S. A. 2002, 99 (8) 5355-5360 10.1073/pnas.072089599
25. von Maltzahn, G.; Vauthey, S.; Santoso, S.; Zhang, S. U. Langmuir 2003, 19 (10) 4332-4337 10.1021/la026526+
26. Nagai, A.; Nagai, Y.; Qu, H.; Zhang, S. J. Nanosci. Nanotechnol. 2007, 7 (7) 2246-2252 10.1166/jnn.2007.647
27. Xu, H.; Wang, Y. M.; Ge, X.; Han, S. Y.; Wang, S. J.; Zhou, P.; Shan, H. H.; Zhao, X. B.; Lu, J. A. R. Chem. Mater. 2010, 22 (18) 5165-5173 10.1021/cm101019p
28. Han, S.; Cao, S.; Wang, Y.; Wang, J.; Xia, D.; Xu, H.; Zhao, X.; Lu, J. R. Chem.-Eur. J. 2011, 17 (46) 13095-13102 10.1002/chem.201101970
29. Wang, Q. R.; Yu, J.; Zhang, X.; Liu, D. J.; Zheng, J. H.; Pan, Y.; Lin, Y. J. RSC Adv. 2013, 3 (8) 2784-2793 10.1039/c2ra22099g
30. Bitan, G.; Teplow, D. B. Acc. Chem. Res. 2004, 37 (6) 357-364 10.1021/ar000214l
31. Eisenberg, D.; Jucker, M. Cell 2012, 148 (6) 1188-1203 10.1016/j.cell.2012.02.022
32. Arosio, P.; Knowles, T. P.; Linse, S. Phys. Chem. Chem. Phys. 2015, 17 (12) 7606-7618 10.1039/C4CP05563B
33. Marrink, S. J.; Tieleman, D. P. Chem. Soc. Rev. 2013, 42 (16) 6801-6822 10.1039/c3cs60093a
34. Guo, C.; Luo, Y.; Zhou, R.; Wei, G. ACS Nano 2012, 6 (5) 3907-3918 10.1021/nn300015g
35. Klein, M. L.; Shinoda, W. Science 2008, 321 (5890) 798-800 10.1126/science.1157834
36. Ma, B. Y.; Nussinov, R. Protein Sci. 2002, 11 (10) 2335-2350 10.1110/ps.4270102
37. Rohrig, U. F.; Laio, A.; Tantalo, N.; Parrinello, M.; Petronzio, R. Biophys. J. 2006, 91 (9) 3217-3229 10.1529/biophysj.106.088542
38. Wu, C.; Lei, H. X.; Duan, Y. Biophys. J. 2004, 87 (5) 3000-3009 10.1529/biophysj.104.047076
39. Sugita, Y.; Okamoto, Y. Chem. Phys. Lett. 1999, 314 (1-2) 141-151 10.1016/S0009-2614(99)01123-9
40. Okamoto, Y. J. Mol. Graphics Modell. 2004, 22 (5) 425-439 10.1016/j.jmgm.2003.12.009
41. Nadler, W.; Hansmann, U. H. J. Phys. Chem. B 2008, 112 (34) 10386-10387 10.1021/jp805085y
42. Qi, R.; Luo, Y.; Ma, B.; Nussinov, R.; Wei, G. Biomacromolecules 2014, 15 (1) 122-131 10.1021/bm401406e
43. Levine, Z. A.; Larini, L.; LaPointe, N. E.; Feinstein, S. C.; Shea, J. E. Proc. Natl. Acad. Sci. U. S. A. 2015, 112 (9) 2758-2763 10.1073/pnas.1418155112
44. Mu, X.; Eckes, K. M.; Nguyen, M. M.; Suggs, L. J.; Ren, P. Biomacromolecules 2012, 13 (11) 3562-3571 10.1021/bm301007r
45. Lindahl, E.; Hess, B.; van der Spoel, D. J. Mol. Model. 2001, 7 (8) 306-317 10.1007/S008940100045
46. Hornak, V.; Abel, R.; Okur, A.; Strockbine, B.; Roitberg, A.; Simmerling, C. Proteins: Struct., Funct., Genet. 2006, 65 (3) 712-725 10.1002/prot.21123
47. Matthes, D.; Gapsys, V.; de Groot, B. L. J. Mol. Biol. 2012, 421 (2-3) 390-416 10.1016/j.jmb.2012.02.004
48. Xie, L.; Lin, D.; Luo, Y.; Li, H.; Yang, X.; Wei, G. Biophys. J. 2014, 107 (8) 1930-8 10.1016/j.bpj.2014.08.034
49. Hess, B.; Bekker, H.; Berendsen, H. J. C.; Fraaije, J. G. E. M. J. Comput. Chem. 1997, 18 (12) 1463-1472 10.1002/(SICI)1096-987X(199709)18:12<1463::AID-JCC4>3.3.CO;2-L
50. Miyamoto, S.; Kollman, P. A. J. Comput. Chem. 1992, 13 (8) 952-962 10.1002/jcc.540130805
51. Bussi, G.; Donadio, D.; Parrinello, M. J. Chem. Phys. 2007, 126 (1) 014101-014107 10.1063/1.2408420
52. Berendsen, H. J. C.; Postma, J. P. M.; Vangunsteren, W. F.; Dinola, A.; Haak, J. R. J. Chem. Phys. 1984, 81 (8) 3684-3690 10.1063/1.448118
53. Darden, T.; York, D.; Pedersen, L. J. Chem. Phys. 1993, 98 (12) 10089-10092 10.1063/1.464397
54. Monticelli, L.; Kandasamy, S. K.; Periole, X.; Larson, R. G.; Tieleman, D. P.; Marrink, S. J. J. Chem. Theory Comput. 2008, 4 (5) 819-834 10.1021/ct700324x
55. Marrink, S. J.; Risselada, H. J.; Yefimov, S.; Tieleman, D. P.; de Vries, A. H. J. Phys. Chem. B 2007, 111 (27) 7812-7824 10.1021/jp071097f
56. Van der Spoel, D.; Lindahl, E.; Hess, B.; Groenhof, G.; Mark, A. E.; Berendsen, H. J. C. J. Comput. Chem. 2005, 26 (16) 1701-1718 10.1002/jcc.20291
57. Yesylevskyy, S. O.; Schafer, L. V.; Sengupta, D.; Marrink, S. J. PLoS Comput. Biol. 2010, 6 (6) e1000810 10.1371/journal.pcbi.1000810
58. de Jong, D. H.; Singh, G.; Bennett, W. F. D.; Arnarez, C.; Wassenaar, T. A.; Schafer, L. V.; Periole, X.; Tieleman, D. P.; Marrink, S. J. J. Chem. Theory Comput. 2013, 9 (1) 687-697 10.1021/ct300646g
59. Singh, G.; Tieleman, D. P. J. Chem. Theory Comput. 2011, 7 (7) 2316-2324 10.1021/ct2002623
60. de Jong, D. H.; Periole, X.; Marrink, S. J. J. Chem. Theory Comput. 2012, 8 (3) 1003-1014 10.1021/ct200599d
61. Thota, N.; Ma, Y. J.; Jiang, J. W. RSC Adv. 2014, 4 (105) 60741-60748 10.1039/C4RA10571K
62. Emamyari, S.; Kargar, F.; Sheikh-hasani, V.; Emadi, S.; Fazli, H. Eur. Biophys. J. 2015, 44 (4) 263-276 10.1007/s00249-015-1024-y
63. Kabsch, W.; Sander, C. Biopolymers 1983, 22 (12) 2577-2637 10.1002/bip.360221211
64. Daura, X.; Gademann, K.; Jaun, B.; Seebach, D.; van Gunsteren, W. F.; Mark, A. E. Angew. Chem., Int. Ed. 1999, 38 (1-2) 236-240 10.1002/(SICI)1521-3773(19990115)38:1/2<236::AID-ANIE236>3.0.CO;2-M
65. Li, H.; Luo, Y.; Derreumaux, P.; Wei, G. Biophys. J. 2011, 101 (9) 2267-2276 10.1016/j.bpj.2011.09.046
66. Miller, Y.; Ma, B. Y.; Nussinov, R. J. Phys. Chem. B 2015, 119 (2) 482-490 10.1021/jp511485n
67. Dai, B.; Li, D.; Xi, W.; Luo, F.; Zhang, X.; Zou, M.; Cao, M.; Hu, J.; Wang, W. Y.; Wei, G. H.; Zhang, Y.; Liu, C. Proc. Natl. Acad. Sci. U. S. A. 2015, 112 (10) 2996-3001 10.1073/pnas.1416690112
68. Nguyen, P. H.; Li, M. S.; Stock, G.; Straub, J. E.; Thirumalai, D. Proc. Natl. Acad. Sci. U. S. A. 2007, 104 (1) 111-116 10.1073/pnas.0607440104
69. Kato, M.; Han, T. N. W.; Xie, S. H.; Shi, K.; Du, X. L.; Wu, L. C.; Mirzaei, H.; Goldsmith, E. J.; Longgood, J.; Pei, J. M.; Grishin, N. V.; Frantz, D. E.; Schneider, J. W.; Chen, S.; Li, L.; Sawaya, M. R.; Eisenberg, D.; Tycko, R.; McKnight, S. L. Cell 2012, 149 (4) 753-767 10.1016/j.cell.2012.04.017
70. Xie, L. G.; Luo, Y.; Wei, G. H. J. Phys. Chem. B 2013, 117 (35) 10149-10160 10.1021/jp405869a
71. Ziserman, L.; Lee, H. Y.; Raghavan, S. R.; Mor, A.; Danino, D. J. Am. Chem. Soc. 2011, 133 (8) 2511-2517 10.1021/ja107069f
72. Adamcik, J.; Castelletto, V.; Bolisetty, S.; Hamley, I. W.; Mezzenga, R. Angew. Chem., Int. Ed. 2011, 50 (24) 5495-5498 10.1002/anie.201100807