All-Atom Empirical Force Field for Nucleic Acids: I. Parameter Optimization Based on Small Molecule and Condensed Phase Macromolecular Target Data

Journal of Computational Chemistry

Volumn 21, Issue 2, 2000, Pages 86-104

  Foloppe, Nicolas ^a,b   MacKerell Jr , Alexander D ^a  

^a UNIVERSITY OF MARYLAND SCHOOL OF PHARMACY   (United States)

^b KAROLINSKA INSTITUTE   (Sweden)

Author keywords

[No Author keywords available]

Indexed keywords

EID: 0348244547     PISSN: 01928651     EISSN: None     Source Type: Journal    
DOI: 10.1002/(SICI)1096-987X(20000130)21:2<86::AID-JCC2>3.0.CO;2-G     Document Type: Article

References (85)

1. Brooks, C. L., III; Karplus, M.; Pettitt, B. M. Proteins, A Theoretical Perspective Dynamics, Structure, and Thermodynamics; John Wiley and Sons: New York, 1988; vol. LXXI.
2. McCammon, J. A.; Harvey, S. C. Dynamics of Proteins and Nucleic Acids; Cambridge University Press: New York, 1987.
3. Parkinson, G.; Vojtechovsky, J.; Clowney, L.; Brünger, A.; Berman, H. M. Acta Crystallogr Sect D 1996, 52, 57.
4. Hahn, M.; Heinemann, U. Acta Crystallogr 1993, D49, 468.
5. Ulyanov, N. B.; Schmitz, U.; Kumar, A.; James, T. L. Biophys J 1995, 68, 13.
6. Schmitz, U.; James, T. L. Methods Enzymol 1995, 261, 3.
7. Rife, J. P.; Stallings, S. C.; Correll, C. C.; Dallas, A.; Steitz, T. A.; Moore, P. B. Biophys J 1999, 76, 65.
8. Dickerson, R. E.; Drew, H. R.; Conner, B. N.; Wing, R. M.; Fratini, A. V; Kopka, M. L. Science 1982, 216, 475.
9. Harrmann, B.; Lavery, R. Q Rev Biophys 1996, 29, 309.
10. Berman, H. M.; Olson, W. K.; Beveridge, D. L.; Westbrook, J.; Gelbin, A.; Demeny, T.; Hsieh, S.-H.; Srinivasan, A. R.; Schneider, B. Biophys J 1992, 63, 751.
11. Jain, S.; Sundaralingam, M. J Biol Chem 1989, 264, 12780.
12. Shakked, Z.; Guerstein-Guzikevitch, G.; Eisenstein, M.; Frolow, F; Rabinovitch, D. Nature 1989, 342, 456.
13. Lipanov, A.; Kopka, M. L.; Kaczor-Grzeskowiak, M.; Quintana, J.; Dickerson, R. E. Biochemistry 1993, 32, 1373.
14. Dickerson, R. E.; Goodsell, D. S.; Neidle, S. Proc Natl Acad Sci USA 1994, 91, 3579.
15. Metlzer, W. J.; Wang, C.; Kitchen, D. B.; Levy, R. M.; Pardi, A. J Mol Biol 1990, 214, 711.
16. Allain, F; Varini, G. J Mol Biol 1997, 267, 338.
17. Saenger, W. Principles of Nucleic Acid Structure; Springer-Verlag: New York, 1984.
18. Norberg, J.; Nilsson, L. J Phys Chem 1996, 100, 2550.
19. Auffinger, P.; Westhof, E. Biophys J 1996, 71, 940.
20. Yang, L.; Pettitt, B. M. J Phys Chem 1996, 100, 2550.
21. Cheatham, T. E., III; Kollman, P. A. Structure 1997, 5, 1297.
22. Young, M. A.; Ravishanker, G.; Beveridge, D. L. Biophys J 1997, 73, 2313.
23. Flatters, D.; Young, M.; Beveridge, D. L.; Lavery, R. J Biomol Struct Dynam 1997, 14, 757.
24. Cornell, W. D.; Cieplak, P.; Bayly, C. I.; Gould, I. R.; Merz, J. K. M.; Ferguson, D. M.; Spellmeyer, D. C.; Fox, T.; Caldwell, J. W.; Kollman, P. A. J Am Chem Soc 1995, 117, 5179.
25. MacKerell, A. D., Jr.; Wiórkiewicz-Kuczera, J.; Karplus, M. J Am Chem Soc 1995, 117, 11946.
26. Feig, M.; Pettitt, B. M. Biophys J 1998, 75, 134.
27. MacKerell, A. D., Jr. In Molecular Modeling of Nucleic Acids; Leontis, N. B., SantaLucia, J., Jr., Eds.; American Chemical Society: Washington, DC, 1998; p. 304, vol. 682.
28. MacKerell, A. D., Jr. J Phys Chem B 1997, 101, 646.
29. Pastor, N.; Pardo, L.; Weinstein, H. Biophys J 1997, 73, 640.
30. Cheatham, T. E., III; Cieplak, P.; Kollman, P. A. J Biomol Struct Dynam 1999, 16, 845.
31. Shui, X.; McFail-Isom, L.; Hu, G. G.; Williams, L. D. Biochemistry 1998, 37, 8341.
32. Langley, D. R. J Biomol Struct Dynam 1998, 16, 487.
33. Brooks, B. R.; Bruccoleri, R. E.; Olafson, B. D.; Stales, D. J.; Swaminathan, S.; Karplus, M. J Comput Chem 1983, 4, 187.
34. MacKerell, A. D., Jr.; Brooks, B.; Brooks, C. L., III; Nilsson, L.; Roux, B.; Won, Y.; Karplus, M. In Encyclopedia of Computational Chemistry; Shleyer, P. v. R.; Clark, T; Allinger, N. L.; Gasteiger, J.; Kollman, P. A.; Schaefer, H. F., III; Schreiner, P. R., Eds.; John Wiley & Sons: Chichester, 1998; p. 271, vol. 1.
35. MacKerell, A. D., Jr.; Banavali, N. J Comput Chem 2000, 21, 105.
36. MacKerell, A. D., Jr. In Computational Biochemistry and Biophysics; Watanabe, M.; MacKerell, A. D., Jr.; Roux, B.; Becker, O. M., Eds.; Marcel Dekker, Inc.: New York, to appear.
37. Yin, D.; MacKerell, A. D., Jr. J Comput Chem 1998, 19, 334.
38. Jorgensen, W. L.; Tirado-Rives, J. J Am Chem Soc 1988, 110, 1657.
39. Halgren, T. A. J Comp Chem 1996, 77, 490.
40. Lii, J.-L.; Allinger, M. L. J Comp Chem 1991, 12, 186.
41. MacKerell, A. D., Jr.; Bashford, D.; Bellott, M.; Dunbrack, R. L., Jr.; Evanseck, J.; Field, M. J.; Fischer, S.; Gao, J.; Guo, H.; Ha, S.; Joseph, D.; Kuchnir, L.; Kuczera, K.; Lau, F. T. K.; Mattos, C.; Michnick, S.; Ngo, T.; Nguyen, D. T.; Prodhom, B.; Reiher, W. E., III; Roux, B.; Schlenkrich, M.; Smith, J.; Stote, R.; Straub, J.; Watanabe, M.; Wiorkiewicz-Kuczera, J.; Yin, D.; Karplus, M. J Phys Chem B 1998, 102, 3586.
42. MacKerell, A. D., Jr.; Karplus, M. J Phys Chem 1991, 95, 10559.
43. Reiher, W. E., III Theoretical Studies of Hydrogen Bonding. Ph.D., Harvard University (1985).
44. Jorgensen, W. L. J Phys Chem 1986, 90, 1276.
45. Jorgensen, W. L.; Chandrasekhar, J.; Madura, J. D.; Impey, R. W.; Klein, M. L. J Chem Phys 1983, 79, 926.
46. Foloppe, N.; MacKerell, A. D., Jr. J Phys Chem B 1998, 102, 6669.
47. Foloppe, N.; MacKerell, A. D., Jr. Biophys J 1999, 76, 3206.
48. Foloppe, N.; MacKerell, A. D., Jr. J Phys Chem B, in press.
49. Grzeskowiak, K.; Yanagi, K.; Prive, G. G.; Dickerson, R. E. J Biol Chem 1991, 266, 8861.
50. Langlois D'Estaintot, B.; Dautant, A.; Courseille, C.; Precigoux, G. Eur J Biochem 1993, 213, 673.
51. Drew, H. R.; Dickerson, R. E. J Mol Biol 1981, 151, 535.
52. Drew, H. R.; Wing, R. M.; Takano, T.; Broka, C.; Tanaka, S.; Itakura, K.; Dickerson, R. S. Proc Natl Acad Sci USA 1981, 78, 2179.
53. Weisz, K.; Shafer, R. H.; Egan, W.; James, T. L. Biochemistry 1992, 31, 7477.
54. Weisz, K.; Shafer, R.; Egan, W.; James, T. L. Biochemistry 1994, 33, 354.
55. Wahl, M. C.; Rao, S. T.; Sundaralingam, M. Biophys J 1996, 70, 2857.
56. Schindelin, H.; Zhang, M.; Bald, R.; Fuerste, J.-P.; Erdmann, V. A.; Heinemann, U. J Mol Biol 1995, 249, 595.
57. Alhambra, C.; Luque, F. J.; Gago, F.; Orozco, M. J Phys Chem B 1997, 101, 3846.
58. Brameld, K.; Dasgupta, S.; Goddard, W. A., III J Phys Chem B 1997, 101, 4851.
59. Gould, I. R.; Kollman, P. A. J Am Chem Soc 1994, 116, 2493.
60. Hobza, P.; Kabelac, M.; Sponer, J.; Mejzlik, P.; Vondrasek, J. J Comp Chem 1997, 18, 1136.
61. Sponer, J.; Leszczynski, J.; Hobza, P. J Phys Chem 1996, 100, 5590.
62. Yanson, I. K.; Teplitsky, A. B.; Sukhodub, L. F. Biopolymers 1979, 18, 1149.
63. Gelbin, A.; Schneider, B.; Clowney, L.; Hsieh, S.-H.; Olsen, W. K.; Berman, H. M. J. J Am Chem Soc 1996, 118, 519.
64. Clowney, L.; Jain, S. C.; Srinivasan, A. R.; Westbrook, J.; Olson, W. K.; Berman, H. M. J Am Chem Soc 1996, 118, 509.
65. Leszczynski, J. J Phys Chem A 1998, 102, 2357.
66. Sponer, J.; Hobza, P. J Phys Chem 1994, 98, 3161.
67. Guo, H.; Karplus, M. J Phys Chem 1994, 98, 7104.
68. Illich, P.; Hemann, C. F.; Hille, R. J Phys Chem B 1997, 101, 10923.
69. Colarusso, F.; Zhang, K.; Guo, B.; Bernath, P. F. Chem Phys Lett 1997, 269, 39.
70. Aamouche, A.; Ghomi, M.; Grajcar, L.; Baron, M. H.; Romain, F.; Baumruk, V.; Stepanek, J.; Coulombeau, C.; Jobic, H.; Berthier, G. J Phys Chem A 1997, 101, 10063.
71. Scott, A. P.; Radom, L. J Phys Chem 1996, 100, 16502.
72. Dickerson, R. E. Methods Enzymol 1992, 211, 67.
73. Gessner, R. V.; Quigley, G. J.; Wang, A. W.-J.; van der Marel, G. A.; van Boom, J. H.; Rich, A. Biochemistry 1985, 24, 237.
74. Luo, R. D. L.; Head, M. S.; Given, J. A.; Gilson, M. K. Biophys Chem 1999, 78, 183.
75. Hagler, A. T.; Maple, J. R.; Thacher, T. S.; Fitzgerald, G. B.; Dinur, U. In Computer Simulation of Biomolecular Systems; van Gunsteren, W. P., Weiner, P. K., Eds.; ESCOM: Leiden, 1989; p. 149.
76. Gresh, N. J Chim Phys 1997, 94, 1365.
77. Meng, E. C.; Cieplak, P.; Caldwell, J. W.; Kollman, P. A. J Am Chem Soc 1994, 116, 12061.
78. MacKerell, A. D., Jr. J Phys Chem 1995, 99, 1846.
79. Rizzo, R. C.; Jorgensen, W. L. J Am Chem Soc 1999, 121, 4827.
80. Beachy, M. D.; Chasman, D.; Murphy, R. B.; Halgren, T. A.; Friesner, R. A. J Am Chem Soc 1997, 119, 5908.
81. Halgren, T. A. J Comp Chem 1999, 20, 730.
82. MacKerell, A. D., Jr. J Chim Phys 1997, 94, 1436.
83. Wu, X.; Wang, S. J Phys Chem B 1998, 102, 7238.
84. Caves, L. S. D.; Evanseck, J. D.; Karplus, M. Protein Sci 1998, 7, 649.
85. Schlenkrich, M.; Brickmann, J.; MacKerell, A. D., Jr.; Karplus, M. In Biological Membranes: A Molecular Perspective from Computation and Experiment; Merz, K. M., Roux, B., Eds.; Birkhaüser: Boston, 1996; p. 31.