The free energy landscape of GABA binding to a pentameric ligand-gated ion channel and its disruption by mutations

Journal of Chemical Theory and Computation

Volumn 12, Issue 7, 2016, Pages 3398-3406

  Comitani, Federico ^a   Limongelli, Vittorio ^b,c   Molteni, Carla ^a  

^a KING'S COLLEGE LONDON   (United Kingdom)

^b UNIVERSITY OF LUGANO   (Switzerland)

^c UNIVERSITY OF NAPLES FEDERICO II   (Italy)

Author keywords

[No Author keywords available]

Indexed keywords

4 AMINOBUTYRIC ACID; LIGAND GATED ION CHANNEL;

BINDING SITE; CHEMISTRY; MOLECULAR DYNAMICS; MUTATION;

BINDING SITES; GAMMA-AMINOBUTYRIC ACID; LIGAND-GATED ION CHANNELS; MOLECULAR DYNAMICS SIMULATION; MUTATION;

EID: 84978864848     PISSN: 15499618     EISSN: 15499626     Source Type: Journal    
DOI: 10.1021/acs.jctc.6b00303     Document Type: Article

References (40)

1. Lemoine, D.; Jiang, R.; Taly, A.; Chataigneau, T.; Specht, A.; Grutter, T. Chem. Rev. 2012, 112, 6285-6318 10.1021/cr3000829
2. Michel, J.; Essex, J. W. J. Comput.-Aided Mol. Des. 2010, 24, 639-658 10.1007/s10822-010-9363-3
3. Barducci, A.; Bussi, G.; Parrinello, M. Phys. Rev. Lett. 2008, 100, 020603 10.1103/PhysRevLett.100.020603
4. Laio, A.; Gervasio, F. L. Rep. Prog. Phys. 2008, 71, 126601 10.1088/0034-4885/71/12/126601
5. Ensing, B.; De Vivo, M.; Liu, Z.; Moore, P.; Klein, M. L. Acc. Chem. Res. 2006, 39, 73-81 10.1021/ar040198i
6. Melis, C.; Bussi, G.; Lummis, S. C. R.; Molteni, C. J. Phys. Chem. B 2009, 113, 12148-12153 10.1021/jp9046962
7. Leone, V.; Lattanzi, G.; Molteni, C.; Carloni, P. PLoS Comput. Biol. 2009, 5, e1000309 10.1371/journal.pcbi.1000309
8. Di Leva, F. S.; Novellino, E.; Cavalli, A.; Parrinello, M.; Limongelli, V. Nucleic Acids Res. 2014, 42, 5447-5455 10.1093/nar/gku247
9. Cavalli, A.; Spitaleri, A.; Saladino, G.; Gervasio, F. L. Acc. Chem. Res. 2015, 48, 277-285 10.1021/ar500356n
10. Limongelli, V.; Bonomi, M.; Parrinello, M. Proc. Natl. Acad. Sci. U. S. A. 2013, 110, 6358-6363 10.1073/pnas.1303186110
11. Bruno, A.; Scrima, M.; Novellino, E.; D'Errico, G.; D'Ursi, A. M.; Limongelli, V. Sci. Rep. 2015, 5, 9200 10.1038/srep09200
12. Hsiao, Y.-W.; Söderhjelm, P. J. Comput.-Aided Mol. Des. 2014, 28, 443-454 10.1007/s10822-014-9724-4
13. Troussicot, L.; Guillière, F.; Limongelli, V.; Walker, O.; Lancelin, J.-M. J. Am. Chem. Soc. 2015, 137, 1273-1281 10.1021/ja511336z
14. McGonigle, I.; Lummis, S. C. R. Biochemistry 2010, 49, 2897-2902 10.1021/bi901698c
15. Ashby, J. A.; McGonigle, I. V.; Price, K. L.; Cohen, N.; Comitani, F.; Dougherty, D. A.; Molteni, C.; Lummis, S. C. R. Biophys. J. 2012, 103, 2071-2081 10.1016/j.bpj.2012.10.016
16. Comitani, F.; Cohen, N.; Ashby, J.; Botten, D.; Lummis, S. C. R.; Molteni, C. J. Comput.-Aided Mol. Des. 2014, 28, 35-48 10.1007/s10822-013-9704-0
17. Rahman, M. M.; Liu, G.; Furuta, K.; Ozoe, F.; Ozoe, Y. J. Pestic. Sci. 2014, 39, 133-143 10.1584/jpestics.D14-052
18. Liu, G.; Ozoe, F.; Furuta, K.; Ozoe, Y. J. Agric. Food Chem. 2015, 63, 6304-6312 10.1021/acs.jafc.5b01843
19. Liu, G.; Frølund, B.; Ozoe, F.; Ozoe, Y. Insect Biochem. Mol. Biol. 2015, 66, 64-71 10.1016/j.ibmb.2015.10.002
20. Comitani, F.; Melis, C.; Molteni, C. Biochem. Soc. Trans. 2015, 43, 151-156 10.1042/BST20140259
21. Cheng, X.; Wang, H.; Grant, B.; Sine, S. M.; McCammon, J. A. PLoS Comput. Biol. 2006, 2, e134 10.1371/journal.pcbi.0020134
22. Lee, W. Y.; Free, C. R.; Sine, S. M. J. Neurosci. 2009, 29, 3189-3199 10.1523/JNEUROSCI.6185-08.2009
23. Yakel, J. J. Physiol. 2010, 588, 555-556 10.1113/jphysiol.2009.185488
24. Eswar, N.; Webb, B.; Marti-Renom, M. A.; Madhusudhan, M. S.; Eramian, D.; Shen, M.-Y.; Pieper, U.; Sali, A. Curr. Protoc. Bioinformatics 2006; Chapter 5, Unit 5.6.
25. Hibbs, R. E.; Gouaux, E. Nature 2011, 474, 54-60 10.1038/nature10139
26. Verdonk, M. L.; Cole, J. C.; Hartshorn, M. J.; Murray, C. W.; Taylor, R. D. Proteins: Struct., Funct., Genet. 2003, 52, 609-623 10.1002/prot.10465
27. Melis, C.; Lummis, S. C. R.; Molteni, C. Biophys. J. 2008, 95, 4115-4123 10.1529/biophysj.107.127589
28. Case, D.; Darden, T.; T.E. Cheatham, I.; Simmerling, C.; Wang, J.; Duke, R.; Luo, R.; Walker, R.; Zhang, W.; Merz, K.; Roberts, B.; Hayik, S.; Roitberg, A.; Seabra, G.; Swails, J.; A.W. Götz, I. K.; Wong, K.; Paesani, F.; Vanicek, J.; Wolf, R.; Liu, J.; Wu, X.; Brozell, S.; Steinbrecher, T.; Gohlke, H.; Cai, Q.; Ye, X.; Wang, J.; Hsieh, M.-J.; Cui, G.; Roe, D.; Mathews, D.; Seetin, M.; Salomon-Ferrer, R.; Sagui, C.; Babin, V.; Luchko, T.; Gusarov, S.; Kovalenko, A.; Kollman, P. AMBER 12, 2012.
29. 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, Ö.; Foresman, J. B.; Ortiz, J. V.; Cioslowski, J.; Fox, D. J. Gaussian 09, revision C.01, 2009.
30. Phillips, J. C.; Braun, R.; Wang, W.; Gumbart, J.; Tajkhorshid, E.; Villa, E.; Chipot, C.; Skeel, R. D.; Kalé, L.; Schulten, K. J. Comput. Chem. 2005, 26, 1781-1802 10.1002/jcc.20289
31. Bonomi, M.; Branduardi, D.; Bussi, G.; Camilloni, C.; Provasi, D.; Raiteri, P.; Donadio, D.; Marinelli, F.; Pietrucci, F.; Broglia, R. A.; Parrinello, M. Comput. Phys. Commun. 2009, 180, 1961-1972 10.1016/j.cpc.2009.05.011
32. Bonomi, M.; Barducci, A.; Parrinello, M. J. Comput. Chem. 2009, 30, 1615-1621 10.1002/jcc.21305
33. Micheletti, C.; Laio, A.; Parrinello, M. Phys. Rev. Lett. 2004, 92, 170601 10.1103/PhysRevLett.92.170601
34. Amiri, S.; Sansom, M. S.; Biggin, P. C. Protein Eng., Des. Sel. 2007, 20, 353-359 10.1093/protein/gzm029
35. Blum, A. P.; Lester, H. A.; Dougherty, D. A. Proc. Natl. Acad. Sci. U. S. A. 2010, 107, 13206-13211 10.1073/pnas.1007140107
36. Lummis, S. C. R.; McGonigle, I.; Ashby, J. A.; Dougherty, D. A. J. Neurosci. 2011, 31, 12371-12376 10.1523/JNEUROSCI.1610-11.2011
37. Edelstein, S. J.; Changeux, J. P. Adv. Protein Chem. 1998, 51, 121-184 10.1016/S0065-3233(08)60652-X
38. Hucho, F.; Weise, C. Angew. Chem., Int. Ed. 2001, 40, 3100-3116 10.1002/1521-3773(20010903)40:17<3100::AID-ANIE3100>3.0.CO;2-A
39. Hassaine, G.; Deluz, C.; Grasso, L.; Wyss, R.; Tol, M. B.; Hovius, R.; Graff, A.; Stahlberg, H.; Tomizaki, T.; Desmyter, A.; Moreau, C.; Li, X.-D.; Poitevin, F.; Vogel, H.; Nury, H. Nature 2014, 512, 276-281 10.1038/nature13552
40. Huang, X.; Chen, H.; Michelsen, K.; Schneider, S.; Shaffer, P. L. Nature 2015, 526, 277-280 10.1038/nature14972