Searching the Sequence Space for Potent Aptamers Using SELEX in Silico

Journal of Chemical Theory and Computation

Volumn 11, Issue 12, 2015, Pages 5939-5946

  Zhou, Qingtong ^a,b   Xia, Xiaole ^c,d   Luo, Zhaofeng ^b   Liang, Haojun ^a   Shakhnovich, Eugene ^c  

^a UNIVERSITY OF SCIENCE AND TECHNOLOGY OF CHINA   (China)

^b UNIVERSITY OF SCIENCE AND TECHNOLOGY OF CHINA   (China)

^c HARVARD UNIVERSITY   (United States)

^d JIANGNAN UNIVERSITY   (China)

Author keywords

[No Author keywords available]

Indexed keywords

APTAMER; THEOPHYLLINE;

CHEMISTRY; CONFORMATION; KINETICS; METABOLISM; NUCLEOTIDE MOTIF; SYSTEMATIC EVOLUTION OF LIGANDS BY EXPONENTIAL ENRICHMENT APTAMER TECHNIQUE;

APTAMERS, NUCLEOTIDE; KINETICS; NUCLEIC ACID CONFORMATION; NUCLEOTIDE MOTIFS; SELEX APTAMER TECHNIQUE; THEOPHYLLINE;

EID: 84949670235     PISSN: 15499618     EISSN: 15499626     Source Type: Journal    
DOI: 10.1021/acs.jctc.5b00707     Document Type: Article

References (68)

1. Ellington, A. D.; Szostak, J. W. Nature 1990, 346, 818-22 10.1038/346818a0
2. Tuerk, C.; Gold, L. Science 1990, 249, 505-10 10.1126/science.2200121
3. Bing, T.; Yang, X.; Mei, H.; Cao, Z.; Shangguan, D. Bioorg. Med. Chem. 2010, 18, 1798-805 10.1016/j.bmc.2010.01.054
4. Hermann, T.; Patel, D. J. Science 2000, 287, 820-5 10.1126/science.287.5454.820
5. Ruff, K. M.; Snyder, T. M.; Liu, D. R. J. Am. Chem. Soc. 2010, 132, 9453-64 10.1021/ja103023m
6. Davis, J. H.; Szostak, J. W. Proc. Natl. Acad. Sci. U. S. A. 2002, 99, 11616-21 10.1073/pnas.182095699
7. Kim, N.; Gan, H. H.; Schlick, T. RNA 2007, 13, 478-92 10.1261/rna.374907
8. Chushak, Y.; Stone, M. O. Nucleic Acids Res. 2009, 37, e87 10.1093/nar/gkp408
9. Kim, N.; Izzo, J. A.; Elmetwaly, S.; Gan, H. H.; Schlick, T. Nucleic Acids Res. 2010, 38, e139 10.1093/nar/gkq282
10. Pinheiro, V. B.; Taylor, A. I.; Cozens, C.; Abramov, M.; Renders, M.; Zhang, S.; Chaput, J. C.; Wengel, J.; Peak-Chew, S. Y.; McLaughlin, S. H.; Herdewijn, P.; Holliger, P. Science 2012, 336, 341-4 10.1126/science.1217622
11. Kimoto, M.; Yamashige, R.; Matsunaga, K.; Yokoyama, S.; Hirao, I. Nat. Biotechnol. 2013, 31, 453-7 10.1038/nbt.2556
12. Sefah, K.; Yang, Z.; Bradley, K. M.; Hoshika, S.; Jimenez, E.; Zhang, L.; Zhu, G.; Shanker, S.; Yu, F.; Turek, D.; Tan, W.; Benner, S. A. Proc. Natl. Acad. Sci. U. S. A. 2014, 111, 1449-54 10.1073/pnas.1311778111
13. Lorenz, C.; von Pelchrzim, F.; Schroeder, R. Nat. Protoc. 2006, 1, 2204-12 10.1038/nprot.2006.372
14. Vu, M. M.; Jameson, N. E.; Masuda, S. J.; Lin, D.; Larralde-Ridaura, R.; Luptak, A. Chem. Biol. 2012, 19, 1247-54 10.1016/j.chembiol.2012.08.010
15. Curtis, E. A.; Liu, D. R. Chem. Biol. 2013, 20, 521-32 10.1016/j.chembiol.2013.02.015
16. Hartl, D. L.; Dykhuizen, D. E.; Dean, A. M. Genetics 1985, 111, 655-74
17. Schutze, T.; Wilhelm, B.; Greiner, N.; Braun, H.; Peter, F.; Morl, M.; Erdmann, V. A.; Lehrach, H.; Konthur, Z.; Menger, M.; Arndt, P. F.; Glokler, J. PLoS One 2011, 6, e29604 10.1371/journal.pone.0029604
18. Katilius, E.; Flores, C.; Woodbury, N. W. Nucleic Acids Res. 2007, 35, 7626-35 10.1093/nar/gkm922
19. Jimenez, J. I.; Xulvi-Brunet, R.; Campbell, G. W.; Turk-MacLeod, R.; Chen, I. A. Proc. Natl. Acad. Sci. U. S. A. 2013, 110, 14984-9 10.1073/pnas.1307604110
20. Cho, M.; Soo, O. S.; Nie, J.; Stewart, R.; Eisenstein, M.; Chambers, J.; Marth, J. D.; Walker, F.; Thomson, J. A.; Soh, H. T. Proc. Natl. Acad. Sci. U. S. A. 2013, 110, 18460-5 10.1073/pnas.1315866110
21. Tran, T.; Disney, M. D. Nat. Commun. 2012, 3, 1125 10.1038/ncomms2119
22. Crooks, G. E.; Hon, G.; Chandonia, J. M.; Brenner, S. E. Genome Res. 2004, 14, 1188-90 10.1101/gr.849004
23. Hoinka, J.; Berezhnoy, A.; Dao, P.; Sauna, Z. E.; Gilboa, E.; Przytycka, T. M. Nucleic Acids Res. 2015, 43, 5699 10.1093/nar/gkv308
24. Tseng, C. Y.; Ashrafuzzaman, M.; Mane, J. Y.; Kapty, J.; Mercer, J. R.; Tuszynski, J. A. Chem. Biol. Drug Des. 2011, 78, 1-13 10.1111/j.1747-0285.2011.01125.x
25. Dotu, I.; Garcia-Martin, J. A.; Slinger, B. L.; Mechery, V.; Meyer, M. M.; Clote, P. Nucleic Acids Res. 2014, 42, 11752-62 10.1093/nar/gku740
26. Parisien, M.; Major, F. Nature 2008, 452, 51-5 10.1038/nature06684
27. Das, R.; Karanicolas, J.; Baker, D. Nat. Methods 2010, 7, 291-4 10.1038/nmeth.1433
28. Fulle, S.; Gohlke, H. J. Mol. Recognit. 2009, 23, 220-31 10.1002/jmr.1000
29. Lang, P. T.; Brozell, S. R.; Mukherjee, S.; Pettersen, E. F.; Meng, E. C.; Thomas, V.; Rizzo, R. C.; Case, D. A.; James, T. L.; Kuntz, I. D. RNA 2009, 15, 1219-30 10.1261/rna.1563609
30. Daldrop, P.; Reyes, F. E.; Robinson, D. A.; Hammond, C. M.; Lilley, D. M.; Batey, R. T.; Brenk, R. Chem. Biol. 2011, 18, 324-35 10.1016/j.chembiol.2010.12.020
31. Reyes, C. M.; Kollman, P. A. J. Mol. Biol. 2000, 297, 1145-58 10.1006/jmbi.2000.3629
32. Xiao, S.; Klein, M. L.; LeBard, D. N.; Levine, B. G.; Liang, H.; MacDermaid, C. M.; Alfonso-Prieto, M. J. Phys. Chem. B 2014, 118, 873-89 10.1021/jp408383g
33. Furini, S.; Barbini, P.; Domene, C. Nucleic Acids Res. 2013, 41, 3963-72 10.1093/nar/gkt099
34. Wang, L.; Wu, Y.; Deng, Y.; Kim, B.; Pierce, L.; Krilov, G.; Lupyan, D.; Robinson, S.; Dahlgren, M. K.; Greenwood, J.; Romero, D. L.; Masse, C.; Knight, J. L.; Steinbrecher, T.; Beuming, T.; Damm, W.; Harder, E.; Sherman, W.; Brewer, M.; Wester, R.; Murcko, M.; Frye, L.; Farid, R.; Lin, T.; Mobley, D. L.; Jorgensen, W. L.; Berne, B. J.; Friesner, R. A.; Abel, R. J. Am. Chem. Soc. 2015, 137, 2695-703 10.1021/ja512751q
35. Heldenbrand, H.; Janowski, P. A.; Giambasu, G.; Giese, T. J.; Wedekind, J. E.; York, D. M. J. Am. Chem. Soc. 2014, 136, 7789-92 10.1021/ja500180q
36. Musiani, F.; Rossetti, G.; Capece, L.; Gerger, T. M.; Micheletti, C.; Varani, G.; Carloni, P. J. Am. Chem. Soc. 2014, 136, 15631-7 10.1021/ja507812v
37. Matthies, M. C.; Bienert, S.; Torda, A. E. J. Chem. Theory Comput. 2012, 8, 3663-3670 10.1021/ct300267j
38. Přecechtělová, J.; Munzarová, M. L.; Vaara, J.; Novotný, J.; Dračinský, M.; Sklenář, V. J. Chem. Theory Comput. 2013, 9, 1641-56 10.1021/ct300488y
39. Bergonzo, C.; Henriksen, N. M.; Roe, D. R.; Swails, J. M.; Roitberg, A. E.; Cheatham, T. E., III J. Chem. Theory Comput. 2014, 10, 492-9 10.1021/ct400862k
40. Gouda, H.; Kuntz, I. D.; Case, D. A.; Kollman, P. A. Biopolymers 2003, 68, 16-34 10.1002/bip.10270
41. Freedman, H.; Huynh, L. P.; Le, L.; Cheatham, T. E., III; Tuszynski, J. A.; Truong, T. N. J. Phys. Chem. B 2010, 114, 2227-37 10.1021/jp9059664
42. Anderson, P. C.; Mecozzi, S. J. Am. Chem. Soc. 2005, 127, 5290-1 10.1021/ja0432463
43. Anderson, P. C.; Mecozzi, S. Nucleic Acids Res. 2005, 33, 6992-9 10.1093/nar/gki992
44. Anderson, P. C.; Mecozzi, S. Biopolymers 2007, 86, 95-111 10.1002/bip.20707
45. Dirks, R. M.; Pierce, N. A. J. Comput. Chem. 2004, 25, 1295-304 10.1002/jcc.20057
46. Zimmermann, G. R.; Jenison, R. D.; Wick, C. L.; Simorre, J. P.; Pardi, A. Nat. Struct. Biol. 1997, 4, 644-9 10.1038/nsb0897-644
47. Clore, G. M.; Kuszewski, J. J. Am. Chem. Soc. 2003, 125, 1518-25 10.1021/ja028383j
48. Lu, X. J.; Olson, W. K. Nat. Protoc. 2008, 3, 1213-27 10.1038/nprot.2008.104
49. Pronk, S.; Pall, S.; Schulz, R.; Larsson, P.; Bjelkmar, P.; Apostolov, R.; Shirts, M. R.; Smith, J. C.; Kasson, P. M.; van der Spoel, D.; Hess, B.; Lindahl, E. Bioinformatics 2013, 29, 845-54 10.1093/bioinformatics/btt055
50. Miller, B. R.; McGee, T. D.; Swails, J. M.; Homeyer, N.; Gohlke, H.; Roitberg, A. E. J. Chem. Theory Comput. 2012, 8, 3314-3321 10.1021/ct300418h
51. Wang, W.; Donini, O.; Reyes, C. M.; Kollman, P. A. Annu. Rev. Biophys. Biomol. Struct. 2001, 30, 211-43 10.1146/annurev.biophys.30.1.211
52. Stoica, I.; Sadiq, S. K.; Coveney, P. V. J. Am. Chem. Soc. 2008, 130, 2639-48 10.1021/ja0779250
53. Ravindranathan, K.; Tirado-Rives, J.; Jorgensen, W. L.; Guimaraes, C. R. J. Chem. Theory Comput. 2011, 7, 3859-3865 10.1021/ct200565u
54. Schuster, P.; Fontana, W.; Stadler, P. F.; Hofacker, I. L. Proc. R. Soc. London, Ser. B 1994, 255, 279-84 10.1098/rspb.1994.0040
55. The Aptamer Handbook: Functional Oligonucleotides and Their Applications; Klussmann, S., Ed.; Wiley-VCH: Weinheim, Germany, 2006.
56. Bourdeau, V.; Ferbeyre, G.; Pageau, M.; Paquin, B.; Cedergren, R. Nucleic Acids Res. 1999, 27, 4457-67 10.1093/nar/27.22.4457
57. Zimmermann, G. R.; Shields, T. P.; Jenison, R. D.; Wick, C. L.; Pardi, A. Biochemistry 1998, 37, 9186-92 10.1021/bi980082s
58. Lee, S. W.; Zhao, L.; Pardi, A.; Xia, T. Biochemistry 2010, 49, 2943-51 10.1021/bi100106c
59. Huang, Z.; Szostak, J. W. RNA 2003, 9, 1456-63 10.1261/rna.5990203
60. Latham, M. P.; Zimmermann, G. R.; Pardi, A. J. Am. Chem. Soc. 2009, 131, 5052-3 10.1021/ja900695m
61. Lee, S. W.; Zhao, L.; Pardi, A.; Xia, T. Biochemistry 2010, 49, 2943-51 10.1021/bi100106c
62. Jucker, F. M.; Phillips, R. M.; McCallum, S. A.; Pardi, A. Biochemistry 2003, 42, 2560-7 10.1021/bi027103+
63. Lin, P. H.; Tsai, C. W.; Wu, J. W.; Ruaan, R. C.; Chen, W. Y. Biotechnol. J. 2012, 7, 1367-75 10.1002/biot.201200003
64. Hou, T.; Yu, R. J. Med. Chem. 2007, 50, 1177-88 10.1021/jm0609162
65. Xu, L.; Sun, H.; Li, Y.; Wang, J.; Hou, T. J. Phys. Chem. B 2013, 117, 8408-21 10.1021/jp404160y
66. Sun, H.; Li, Y.; Tian, S.; Xu, L.; Hou, T. Phys. Chem. Chem. Phys. 2014, 16, 16719-29 10.1039/C4CP01388C
67. Schultes, E. A.; Bartel, D. P. Science 2000, 289, 448-52 10.1126/science.289.5478.448
68. Jenison, R. D.; Gill, S. C.; Pardi, A.; Polisky, B. Science 1994, 263, 1425-9 10.1126/science.7510417