Importance of the single amino acid potential in water for secondary and tertiary structures of proteins

Journal of Physical Chemistry B

Volumn 110, Issue 29, 2006, Pages 14475-14482

  Iwaoka, Michio ^a   Yosida, Daisuke ^a   Kimura, Naoki ^a  

^a TOKAI UNIVERSITY   (Japan)

Author keywords

[No Author keywords available]

Indexed keywords

AMINO ACIDS; HYDROGEN BONDS; MOLECULAR STRUCTURE; OPTIMIZATION; POLYPEPTIDES; SURFACE STRUCTURE; WATER;

INTERACTIONS; RAMACHANDRAN POTENTIAL SURFACES; SELF-CONSISTENT ISODENSITY POLARIZABLE CONTINUUM MODEL (SCIPCM); SINGLE AMINO ACID POTENTIAL (SAAP); TERTIARY STRUCTURES;

PROTEINS;

EID: 84961986769     PISSN: 15206106     EISSN: None     Source Type: Journal    
DOI: 10.1021/jp062196g     Document Type: Article

References (66)

1. (a) Creighton, T. E. Proteins: Structure and Molecular Principles, 2nd ed.; Freeman: New York, 1993.
2. (b) Lazaridis, T.; Karplus, M. Biophys. Chem. 2003, 100, 367-395.
3. (c) Ferguson, N.; Fersht, A. R. Curr. Opin. Struct. Biol. 2003, 13, 75-81.
4. (d) Dobson, C. M. Nature 2003, 426, 884-890.
5. (a) Brooks, B. R.; Bruccoleri, R. E.; Olafson, B. D.; States, D. J.; Swaminathan, S. Karplus, M. J. Comput. Chem. 1983, 4, 187-217.
6. (b) Weiner, S. J.; Kollman, P. A., Case, D. A.; Singh, U. C., Ohio, C.; Alagona, G.; Profeta, S., Jr.; Weiner, P. J. Am. Chem. Soc. 1984, 106, 765-784.
7. (c) Weiner, S. J.; Kollman, P. A., Nguyen, D. T.; Case, D. A. J. Comput. Chem. 1986, 7, 230-252.
8. (d) Cornell, W. D.; Cieplak, P.; Bayly, C. I.; Gould, I. R.; Merz, K. M., Jr.; Ferguson, D. M.; Spellmeyer, D. C.; Fox, T.; Caldwell, J. W.; Kollman, P. A. J. Am. Chem. Soc. 1995, 117, 5179-5197.
9. Iwaoka, M.; Tomoda, S. J. Comput. Chem. 2003, 24, 1192-1200.
10. Ramachandran, G. N.; Sasisekharan, V. Adv. Protein Chem. 1968, 23, 283-437.
11. (a) Williams, R. W.; Chang, A.; Juretiæ, D.; Loughran, S. Biochim. Biophys. Acta 1987, 916, 200-204.
12. (b) Wilmot, C. M.; Thornton, J. M. J. Mol. Biol. 1988, 203, 221-232.
13. (a) O'Neil, K. T.; DeGrado, W. F. Science 1990, 250, 646-651.
14. (b) Lyu, P. C.; Liff, M. I.; Marky, L. A.; Kallenbach, N. R. Science 1990, 250, 669-673.
15. (c) Padmanabhan, S.; Marqusee, S.; Ridgeway, T.; Laue, T. M.; Baldwin, R. L. Nature 1990, 344, 268-270.
16. (a) Smith, L. J.; Bolin, K. A.; Schwalbe, H.; MacArthur, M. W.; Thornton, J. M.; Dobson, C. M. J. Mol. Biol. 1996, 255, 494-506.
17. (b) Smith, L. J.; Fiebig, K. M.; Schwalbe, H.; Dobson, C. M. Folding Des. 1996, 1, R95-R106.
18. (a) Fiebig, K. M.; Schwalbe, H.; Buck, M.; Smith, L. J.; Dobson, C. M. J. Phys. Chem. 1996, 100, 2661-2666.
19. (b) Bolin, K. A.; Pitkeathly, M.; Miranker, A.; Smith, L. J.; Dobson, C. M. J. Mol. Biol. 1996, 261, 443-453.
20. (c) Penkett, C. J.; Redfield, C.; Dodd, I.; Hubbard, J.; McBay, D. L.; Mossakowska, D. E.; Smith, R. A. G.; Dobson, C. M.; Smith, L. J. J. Mol. Biol. 1997, 274, 152-159.
21. (a) Zhang, X.; Xu, Y.; Zhang, J.; Wu, J.; Shi, Y. Biochemistry 2005, 44, 8117-8125.
22. (b) Dyer, R. B.; Maness, S. J.; Franzen, S.; Fesinmeyer, R. M.; Olsen, K. A.; Andersen, N. H. Biochemistry 2005, 44, 10406-10415.
23. (c) Li, Y.; Picart, F.; Raleigh, D. P. J. Mol. Biol. 2005, 349, 839-846.
24. (a) Head-Gordon, T.; Head-Gordon, M.; Frisch, M. J.; Brooks, C. L., III.; Pople, J. A. J. Am. Chem. Soc. 1991, 113, 5989-5997.
25. (b) Endrédi, G.; Perczel, A.; Farkas, O.; McAllister, M. A.; Csonka, G. I.; Ladik, J.; Csizmadia, I. G. J. Mol Struct. (THEOCHEM) 1997, 391, 15-26.
26. (c) Cornell, W. D.; Gould, I. R.; Kollman, P. A. J. Mol. Struct. (THEOCHEM) 1997, 392, 101-109.
27. (d) Oldziej, S.; Kozlowska, U.; Liwo, A.; Scheraga, H. A. J. Phys. Chem. A 2003, 107, 8035-8046.
28. Shang, H. S.; Head-Gordon, T. J. Am. Chem. Soc. 1994, 116, 1528-1532.
29. Iwaoka, M.; Okada, M.; Tomoda, S. J. Mol. Struct. (THEOCHEM) 2002, 586, 111-124.
30. Hudáky, I.; Hudáky, P.; Perczel, A. J. Comput. Chem. 2004, 25, 1522-1531.
31. Wang, Z.-X.; Duan, Y. J. Comput. Chem. 2004, 25, 1699-1716.
32. Onsager, L. J. Am. Chem. Soc. 1936, 58, 1486-1493.
33. Miertus, S.; Scrocco, E.; Tomasi, J. Chem. Phys. 1981, 55, 117-129.
34. Foresman, J. B.; Keith, T. A.; Wiberg, K. B.; Snoonian, J.; Frisch, M. J. J. Phys. Chem. 1996, 100, 16098-16104.
35. (a) Sakae, Y.; Okamoto, Y. Chem. Phys. Lett. 2003, 382, 626-636.
36. (b) Sakae, Y.; Okamoto, Y. J. Theor. Comput. Chem. 2004, 3, 339-358.
37. (c) Sakae, Y.; Okamoto, Y. J. Theor. Comput. Chem. 2004, 3, 359-378.
38. (a) Cossi, M.; Scalmani, G.; Rega, N.; Barone, V. J. Chem. Phys. 2002, 117, 43-54.
39. (b). Cossi, M.; Rega, N.; Scalmani, G.; Barone, V. J. Comput. Chem. 2003, 24, 669-681.
40. Frisch, M. J.; Tracks, G. W.; Schlegel, H. B.; Scuseria, G. E.; Robb, M. A.; Cheeseman, J. R.; Montgomery, J. A., Jr.; Vreven, T.; Kudin, K. N.; Burant, J. C.; Millam, J. M.; Iyengar, S. S.; Tomasi, J.; Barone, V.; Mennucci, B.; Cossi, M.; Scalmani, G.; Rega, N.; Petersson, G. A.; Nakatsuji, H.; Hada, M.; Ehara, M.; Toyota, K.; Fukuda, R.; Hasegawa, J.; Ishida, M.; Nakajima, T.; Honda, Y.; Kitao, O.; Nakai, H.; Klene, M.; Li, X.; Knox, J. E.; Hratchian, H. P.; 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.; Ayala, P. Y.; Morokuma, K.; Voth, G. A.; Salvador, P.; Dannenberg, J. J.; Zakrzewski, V. G.; Dapprich, S.; Daniels, A. D.; Strain, M. C.; Farkas, O.; Malick, D. K.; Rabuck, A. D.; Raghavachari, K.; Foresman, J. B.; Ortiz, J. V.; Cui, Q.; Baboul, A. G.; Clifford, S.; Cioslowski, J.; Stefanov, B. B.; Liu, G.; Liashenko, A.; Piskorz, P.; Komaromi, I.; Martin, R. L.; Fox, D. J.; Keith, T.; Al-Laham, M. A.; Peng, C. Y.; Nanayakkara, A.; Challacombe, M.; Gill, P. M. W.; Johnson, B.; Chen, W.; Wong, M. W.; Gonzalez, C.; Pople, J. A. Gaussian 03, revision B.04; Gaussian, Inc.: Wallingford, CT, 2004.
41. (a) Benzi, C.; Improta, R.; Scalmani, G.; Barone, V. J. Comput. Chem. 2002, 23, 341-350.
42. (b) Langella, E.; Rega, N.; Improta, R.; Crescenzi, O.; Barone, V. J. Comput. Chem. 2002, 23, 650-661.
43. (c) Improta, R.; Mele, F.; Crescenzi, O.; Benzi, C.; Barone, V. J. Am. Chem. Soc. 2002, 124, 7857-7865.
44. (d) Langella, E.; Improta, R.; Barone, V. J. Am. Chem. Soc. 2002, 124, 11531-11540.
45. (e) Baldauf, C.; Günther, R.; Hofmann, H.-J. J. Org. Chem. 2004, 69, 6214-6220.
46. (f) Jeon, I.-S.; Ahn, D.-S.; Park, S.-W.; Lee, S.; Kim, S. K. Chem. Phys. Lett. 2005, 403, 72-76.
47. (g) Wan, J.; Xu, X.; Ren, Y.; Yang, G. J. Phys. Chem. B 2005, 109, 11088-11090.
48. Begue, D.; Carbonniere, P.; Barone, V.; Pouchan, C. Chem. Phys. Lett. 2005, 416, 206-211.
49. Nyerges, B.; Kovács, A. J. Phys. Chem. A 2005, 109, 892-897.
50. (a) Ribeiro-Claro, P. J. A.; Vaz, P. D. Chem. Phys. Lett. 2004, 390, 358-361.
51. (b) Kleinpeter, E.; Klod, S.; Rudorf, W.-D. J. Org. Chem. 2004, 69, 4317-4329.
52. (c) Tejero, I.; Huertas, I.; González-Lafont, A.; Lluch, J. M.; Marquet, J. J. Org. Chem. 2005, 70, 1718-1727.
53. (d) Roos, G.; Proft, F. D.; Geerlings, P. J. Phys. Chem. A 2005, 109, 652-658.
54. (e) Keresztury, G.; István, K.; Sundius, T. J. Phys. Chem. A 2005, 109, 7939-7945.
55. (f) Vrèek, V.; Vrèek, I. V.; Siehl, H.-U. J. Phys. Chem. A 2006, 110, 1868-1874.
56. Sussman, J. L.; Lin, D. W.; Jiang, J. S.; Manning, N. O.; Prilusky, J.; Ritter, O.; Abola, E. E. Acta Crystallogr., Sect. D 1998, 54, 1078-1084.
57. (a) Muck, S. M.; Martinez, G. V.; Fiori, W. R.; Todd, A. P.; Millhauser, G. L. Nature 1992, 559, 653-655.
58. (b) Millhauser, G. L.; Stenland, C. J.; Hanson, P.; Bolin, K. A.; van de Ven, F. J. M. J. Mol. Biol. 1997, 267, 963-974.
59. (c) Schweitzer-Stenner, R.; Eker, F.; Huang, Q.; Griebenow, K. J. Am. Chem. Soc. 2001, 123, 9628-9633.
60. (a) Kuwajima, K. Proteins: Struct., Fund., Genet. 1989, 6, 87-103.
61. (b) Christensen, H.; Pain, R. H. Eur. Biophys. J. 1991, 19, 221-229.
62. (c) Qi, P. X.; Sosnick, T. R.; Englander, S. W. Nat. Struct. Biol. 1998, 5, 882-884.
63. (d) Akiyama, S.; Takahashi, S.; Ishimori, K.; Morishima, I. Nat. Struct. Biol. 2000, 7, 514-520.
64. (a) Karplus, M.; Weaver, D. L. Biopolymers 1979, 18, 1421-1437.
65. (b) Harrison, S. C.; Durbin, R. Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 1985, 82, 4028-4030.
66. (c) Kim, P. S.; Baldwin, R. L. Annu. Rev. Biochem. 1990, 59, 631-660.