Parametrization of backbone-electrostatic and multibody contributions to the UNRES force field for protein-structure prediction from Ab initio energy surfaces of model systems

Journal of Physical Chemistry B

Volumn 108, Issue 27, 2004, Pages 9421-9438

  Liwo, Adam ^a,b,c   Ołdziej, Stanisław ^a,b   Czaplewski, Cezary ^a,b   Kozłowska, Urszula ^a,b   Scheraga, Harold A ^b  

^a UNIVERSITY OF GDA SK   (Poland)

^b Department of Population Medicine and Diagnostic Sciences   (United States)

^c Academic Computer Center   (Poland)

Author keywords

[No Author keywords available]

Indexed keywords

ELECTROSTATIC INTERACTIONS; PARAMETRIZATION; PROTEIN STRUCTURE; RESTRICTED FREE ENERGY (RFE);

AMINO ACIDS; BIOCHEMISTRY; CHEMICAL BONDS; CONFORMATIONS; FREE ENERGY; HYDROGEN BONDS; HYDROPHOBICITY; MACROMOLECULES; POLARIZATION; PROTEINS; SURFACE PHENOMENA;

ELECTROSTATICS;

EID: 3142681595     PISSN: 15206106     EISSN: None     Source Type: Journal    
DOI: 10.1021/jp030844f     Document Type: Article

References (59)

1. Scheraga, H. A. Prediction of Protein Conformation. In Current Topics in Biochemistry; Anfinsen, C. B., Schechter, A. N., Eds.; Academic Press: New York, 1974; pp 1-42.
2. Scheraga, H. A. Biopolymers 1983, 22, 1-14.
3. Scheraga, H. A. Int. J. Quantum Chem. 1992, 42, 1529-1536.
4. Vásquez, M.; Némethy, G.; Scheraga, H. A. Chem. Rev. 1994, 94, 2183-2239.
5. Scheraga, H. A. Biophys. Chem. 1996, 59, 329-339.
6. Scheraga, H. A.; Lee, J.; Pillardy, J.; Ye, Y.-J.; Liwo, A.; Ripoll, D. R. J. Global Optimization 1999, 15, 235-260.
7. Scheraga, H. A.; Pillardy, J.; Liwo, A.; Lee, J.; Czaplewski, C.; Ripoll, D. R.; Wedemeyer, W. J.; Arnautova, Y. A. J. Comput. Chem. 2002, 23, 28-34.
8. Liwo, A.; Ołdziej, S.; Pincus, M. R.; Wawak, R. J.; Rackovsky, S.; Scheraga, H. A. J. Comput. Chem. 1997, 18, 849-873.
9. Liwo, A.; Pincus, M. R.; Wawak, R. J.; Rackovsky, S.; Ołdziej, S.; Scheraga, H. A. J. Comput. Chem. 1997, 18, 874-887.
10. Liwo, A.; Kaźmierkiewicz, R.; Czaplewski, C.; Groth, M.; Ołdziej, S.; Wawak, R. J.; Rackovsky, S.; Pincus, M. R.; Scheraga, H. A. J. Comput. Chem. 1998, 19, 259-276.
11. Lee, J.; Liwo, A.; Scheraga, H. A. Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 1999, 96, 2025-2030.
12. Liwo, A.; Pillardy, J.; Kaźmierkiewicz, R.; Wawak, R. J.; Groth, M.; Czaplewski, C.; Ołdziej, S.; Scheraga, H. A. Theor. Chem. Acc. 1999, 101, 16-20.
13. Liwo, A.; Lee, J.; Ripoll, D. R.; Pillardy, J.; Scheraga, H. A. Proc. Natl. Acad. Sci., U.S.A. 1999, 96, 5482-5485.
14. Liwo, A.; Czaplewski, C.; Pillardy, J.; Scheraga, H. A. J. Chem. Phys. 2001, 115, 2323-2347.
15. Liwo, A.; Arłukowicz, P.; Czaplewski, C.; Ołdziej, S.; Pillardy, J.; Scheraga, H. A. Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 2002, 99, 1937-1942.
16. Ołdziej, S.; Kozłowska, U.; Liwo, A.; Scheraga, H. A. J. Phys. Chem. B 2003, 107, 8035-8046.
17. Liwo, A.; Pincus, M. R.; Wawak, R. J.; Rackovsky, S.; Scheraga, H. A. Protein Sci. 1993, 2, 1697-1714.
18. Liwo, A.; Pincus, M. R.; Wawak, R. J.; Rackovsky, S.; Scheraga, H. A. Protein Sci. 1993, 2, 1715-1731.
19. Liwo, A.; Pillardy, J.; Czaplewski, C.; Lee, J.; Ripoll, D. R.; Groth, M.; Rodziewicz-Motowidło, S.; Kaźmierkiewicz, R.; Wawak, R. J.; Ołdziej, S.; Scheraga, H. A. UNRES-A United-Residue Force Field for Energy-Based Prediction of Protein Structure: Origin and Significance of Multibody Terms. In RECOMB 2000, Proceedings of the Fourth Annual International Conference on Computational Molecular Biology; Shamir, R., Miyano, S., Istrail, S., Pevzner, P., Waterman, M., Eds.; ACM: New York, 2000; pp 193-200.
20. Skolnick, J.; Kolinski, A. Science 1990, 250, 1121-1125.
21. Skolnick, J.; Kolinski, A.; Brooks, C. L., III; Godzik, A.; Rey, A. Curr. Biol. 1993, 3, 414-423.
22. Godzik, A.; Kolinski, A.; Skolnick, J. J. Comput.-Aided Mol. Des. 1993, 7, 397-438.
23. Third Community Wide Experiment on the Critical Assessment of Techniques for Protein Structure Prediction; Asilomar Conference Center, December 13-17, 1998; http://predictioncenter.llnl.gov/casp3/Casp3.html.
24. Orengo, C. A.; Bray, J. E.; Hubbard, T.; LoConte, L.; Sillitoe, I. Proteins: Struct. Funct. Genet. 1999, Suppl. 3, 149-170.
25. Kubo, R. J. Phys. Soc. Jpn. 1962, 17, 1100-1120.
26. Pillardy, J.; Czaplewski, C.; Liwo, A.; Lee, J.; Ripoll, D. R.; Kaźmierkiewicz, R.; Ołdziej, S.; Wedemeyer, W. J.; Gibson, K. D.; Arnautova, Y. A.; Saunders, J.; Ye, Y.-J.; Scheraga, H. A. Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 2001, 98, 2329-2333.
27. Némethy, G.; Gibson, K. D.; Palmer, K. A.; Yoon, C. N.; Paterlini, G.; Zagari, A.; Rumsey, S.; Scheraga, H. A. J. Phys. Chem. 1992, 96, 6472-6484.
28. Bernstein, F. C.; Koetzle, T. F.; Williams, G. J. B.; Meyer, E. F., Jr.; Brice, M. D.; Rodgers, J. R.; Kennard, O.; Shimanouchi, T.; Tasumi, M. J. Mol. Biol. 1977, 112, 535-542.
29. Fauchere, J.-L.; Pliška, V. Eur. J. Med. Chem. 1983, 18, 369-375.
30. Momany, F. A.; McGuire, R. F.; Burgess, A. W.; Scheraga, H. A. J. Phys. Chem. 1975, 79, 2361-2381.
31. Weiner, S. J.; Kollman, P. A.; Case, D. A.; Singh, U. C.; Ghio, C.; Alagona, G.; Profeta, S., Jr.; Weiner, P. J. Am. Chem. Soc. 1984, 106, 765-784.
32. Weiner, S. J.; Kollman, P. A.; Nguyen, D. T.; Case, D. A. J. Comput. Chem. 1986, 7, 230-252.
33. Nishikawa, K.; Momany, F. A.; Scheraga, H. A. Macromolecules 1974, 7, 797-806.
34. Lee, J.; Ripoll, D. R.; Czaplewski, C.; Pillardy, J.; Wedemeyer, W. J.; Scheraga, H. A. J. Phys. Chem. B 2001, 105, 7291-7298.
35. Pillardy, J.; Czaplewski, C.; Liwo, A.; Wedemeyer, W. J.; Lee, J.; Ripoll, D. R.; Arłukowicz, P.; Ołdziej, S.; Arnautova, Y. A.; Scheraga, H. A. J. Phys. Chem. B 2001, 105, 7299-7311.
36. Derrick, J. P.; Wigley, D. B. J. Mol. Biol. 1994, 243, 906-918.
37. Pearlman, D. A.; Case, D. A.; Caldwell, J. W.; Ross, W. S.; Cheatham, T. E., III; DeBolt, S.; Ferguson, D.; Seibel, G.; Kollman, P. Comput. Phys. Commun. 1995, 91, 1-41.
38. Brooks, B. R.; Bruccoleri, R. E.; Olafson, B. D.; States, D. J.; Swaminathan, S.; Karplus, M. J. Comput. Chem. 1983, 4, 187-217.
39. Roterman, I. K.; Gibson, K. D.; Scheraga, H. A. J. Biomol. Struct. Dyn. 1989, 7, 391-419.
40. Roterman, I. K.; Lambert, M. H.; Gibson, K. D.; Scheraga, H. A. J. Biomol. Struct. Dyn. 1989, 7, 421-453.
41. Ołdziej, S.; Liwo, A.; Czaplewski, C.; Pillardy, J.; Scheraga, H. A. J. Phys. Chem. B, submitted for publication, 2004.
42. Lee, J.; Scheraga, H. A. Int. J. Quantum Chem. 1999, 75, 255-265.
43. Ołdziej, S.; Ła̧giewka, J.; Liwo, A.; Czaplewski, C.; Scheraga, H. A. J. Phys. Chem. B, submitted for publication, 2004.
44. Zimmerman, S. S.; Pottle, M. S.; Némethy, G.; Scheraga, H. A. Macromolecules 1977, 10, 1-9.
45. Gouda, H.; Torigoe, H.; Saito, A.; Sato, M.; Arata, Y.; Shimadá, I. Biochemistry 1992, 31, 9665-9672.
46. Dahiyat, B. I.; Mayo, S. L. Science 1997, 278, 82-87.
47. Assa-Munt, N.; Mortishire-Smith, R. J.; Aurora, R.; Herr, W.; Wright, P. E. Cell 1993, 73, 193-205.
48. Bateman, A.; Bycroft, M. J. Mol. Biol. 2000, 299, 1113-1119.
49. Macias, M. J.; Gervais, V.; Civera, C.; Oschkinat, H. Nat. Struct. Biol. 2000, 7, 375-379.
50. Ikegami, T.; Okada, T.; Hashimoto, M.; Seino, S.; Watanabe, T.; Shirakawa, M. J. Biol. Chem. 2000, 275, 13654-13661.
51. Czaplewski, C.; Ripoll, D. R.; Ołdziej, S.; Kazmierkiewicz, R.; Vila, J. A.; Liwo, A.; Pillardy, J.; Saunders, J. A.; Chinchio, M.; Nanias, M.; Khalili, M.; Arnautova, Y. A.; Jagielska, A.; Kang, Y. K.; Gibson, K. D.; Scheraga, H. A. Physics-Based Protein-Structure Prediction Using the UNRES and ECEPP/3 Force Fields: Tests on CASP5 Targets, In Fifth Community Wide Experiment on the Critical Assessment of Techniques for Protein Structure Prediction, 2002. http://predictioncenter.llnl.gov/casp5/ Casp5.html; p. A-142-143.
52. Czaplewski, C.; Ripoll, D. R.; Ołdziej, S.; Kaźmierkiewicz, R.; Vila, J. A.; Liwo, A.; Pillardy, J.; Saunders, J. A.; Chinchio, M.; Nanias, M.; Khalili, M.; Arnautova, Y. A.; Jagielska, A.; Kang, Y. K.; Gibson, K. D.; Scheraga, H. A., to be submitted for publication.
53. Czaplewski, C.; Rodziewicz-Motowidło, S.; Liwo, A.; Ripoll, D. R.; Wawak, R. J.; Scheraga, H. A. Protein Sci. 2000, 9, 1235-1245.
54. Czaplewski, C.; Ripoll, D. R.; Liwo, A.; Rodziewicz-Motowidło, S.; Wawak, R. J.; Scheraga, H. A. Int. J. Quantum Chem. 2002, 88, 41-55.
55. Czaplewski, C.; Rodziewicz-Motowidło, S.; Dabal, M.; Liwo, A.; Ripoll, D. R.; Scheraga, H. A. Biophys. Chem. 2003, 105, 339-359.
56. Maksimiak, K.; Rodziewicz-Motowidło, S.; Czaplewski, C.; Liwo, A.; Scheraga, H. A. J. Phys. Chem. B 2003, 107, 13496-13504.
57. Marquardt, D. W. J. Soc. Ind. Appl. Math. 1963, 11, 431-441.
58. Ripoll, D. R.; Liwo, A.; Czaplewski, C. TASK Q. 1999, 3, 313-331.
59. Boys, S. F.; Bernardi, F. Mol. Phys. 1970, 19, 553-566.