QM/MM free-energy perturbation compared to thermodynamic integration and umbrella sampling: Application to an enzymatic reaction

Journal of Chemical Theory and Computation

Volumn 2, Issue 2, 2006, Pages 452-461

  Kästner, Johannes ^a   Senn, Hans Martin ^a   Thiel, Stephan ^a   Otte, Nikolaj ^a   Thiel, Walter ^a  

^a MAX PLANCK INSTITUT FÜR KOHLENFORSCHUNG   (Germany)

Author keywords

[No Author keywords available]

Indexed keywords

EID: 33745294923     PISSN: 15499618     EISSN: None     Source Type: Journal    
DOI: 10.1021/ct050252w     Document Type: Article

References (74)

1. Torrie, G. M.; Valleau, J. P. Chem. Phys. Lett. 1974, 28, 578.
2. Torrie, G. M.; Valleau, J. P. J. Comput. Phys. 1977, 23, 187.
3. Kästner, J.; Thiel, W. J. Chem. Phys. 2005, 123, 144104.
4. den Otter, W. K.; Briels, W. J. J. Chem. Phys. 1998, 109, 4139.
5. Kirkwood, J. G. J. Chem. Phys. 1935, 3, 300.
6. Schlitter, J.; Klähn, M. J. Chem. Phys. 2003, 118, 2057.
7. Sprik, M.; Ciccotti, G. J. Chem. Phys. 1998, 109, 7737.
8. Zhang, Y.; Liu, H.; Yang, W. J. Chem. Phys. 2000, 112, 3483.
9. Bentzien, J.; Muller, R. P.; Florián, J.; Warshel, A. J. Phys. Chem. B 1998, 102, 2293.
10. Strajbl, M.; Hong, G.; Warshel, A. J. Phys. Chem. B 2002, 106, 13333.
11. Chandrasekhar, J.; Smith, S. F.; Jorgensen, W. L. J. Am. Chem. Soc. 1984, 106, 3049.
12. Chandrasekhar, J.; Smith, S. F.; Jorgensen, W. L. J. Am. Chem. Soc. 1985, 107, 154.
13. Jorgensen, W. L. Acc. Chem. Res. 1989, 22, 184.
14. Stanton, R. V.; Perakyla, M.; Bakowies, D.; Kollman, P. A. J. Am. Chem. Soc. 1998, 120, 3448.
15. Kuhn, B.; Kollman, P. A. J. Am. Chem. Soc. 2000, 122, 2586.
16. Donini, O.; Darden, T.; Kollman, P. A. J. Am. Chem. Soc. 2000, 122, 12270.
17. Kollman, P. A.; Kuhn, B.; Donini, O.; Perakyla, M.; Stanton, R.; Bakowies, D. Acc. Chem. Res. 2001, 34, 72.
18. Zwanzig, R. W. J. Chem. Phys. 1954, 22, 1420.
19. Cisneros, G. A.; Liu, H.; Zhang, Y.; Yang, W. J. Am. Chem. Soc. 2003, 125, 10384.
20. Liu, H.; Zhang, Y.; Yang, W. J. Am. Chem. Soc. 2000, 122, 6560.
21. Rod, T. H.; Ryde, U. Phys. Rev. Lett. 2005, 94, 138302.
22. Rod, T. H.; Ryde, U. J. Chem. Theory Comput. 2005, 1, 1240.
23. Entsch, B.; van Berkel, W. J. FASEB J. 1995, 9, 476.
24. Jadan, A. P.; Moonen, M. J. H.; Boeren, S.; Golovleva, L. A.; Rietjens, I. M. C. M.; van Berkel, W. J. H. Adv. Synth. Catal. 2004, 346, 367.
25. Entsch, B.; Ballou, D. P.; Massey, V. J. Biol. Chem. 1976, 251, 2550.
26. Entsch, B.; Palfey, B. A.; Ballou, D. P.; Massey, V. J. Biol. Chem. 1991, 266, 17341.
27. Husain, M.; Entsch, B.; Ballou, D. P.; Massey, V.; Chapman, P. J. J. Biol. Chem. 1980, 255, 4189.
28. van Berkel, W. J. H.; Müller, F. Eur. J. Biochem. 1989, 179, 307.
29. Billeter, S. R.; Hanser, C. F. W.; Mordasini, T. Z.; Scholten, M.; Thiel, W.; van Gunsteren, W. F. Phys. Chem. Chem. Phys. 2001, 3, 688.
30. Ridder, L.; Mulholland, A. J.; Vervoort, J.; Rietjens, I. M. C. M. J. Am. Chem. Soc. 1998, 120, 7641.
31. Ridder, L.; Mulholland, A. J.; Rietjens, I. M. C. M.; Vervoort, J. J. Mol. Graphics Modell. 1999, 17, 163.
32. Dewar, M. J. S.; Zoebisch, E. G.; Healy, E. F.; Stewart, J. J. P. J. Am. Chem. Soc. 1985, 107, 3902.
33. Atkins, P. W.; de Paula, J. Physical Chemistry, 7th ed.; Oxford University Press: Oxford, U. K., 2002; Chapter 19.
34. Sherwood, P.; de Vries, A. H.; Guest, M. F.; Schreckenbach, G.; Catlow, C. R. A.; French, S. A.; Sokol, A. A.; Bromley, S. T.; Thiel, W.; Turner, A. J.; Billeter, S.; Terstegen, F.; Thiel, S.; Kendrick, J.; Rogers, S. C.; Casci, J.; Watson, M.; King, F.; Karlsen, E.; Sjøvoll, M.; Fahmi, A.; Schäfer, A.; Lennartz, C. THEOCHEM 2003, 632, 1.
35. Senn, H. M.; Thiel, S.; Thiel, W. J. Chem. Theory Comput. 2005, 1, 494.
36. Gatti, D. L.; Entsch, B.; Ballou, D. P.; Ludwig, M. L. Biochemistry 1996, 35, 567.
37. Thiel, W. MNDO99, version 6.1; Max-Planck-Institut fur Kohlenforschung: Mülheim an der Ruhr, Germany, 2004.
38. van Gunsteren, W. F.; Billeter, S. R.; Eising, A. A.; Hünenberger, P. H.; Krüger, P.; Mark, A. E.; Scott, W. R. P.; Tironi, I. G. Biomolecular Simulation: The GROMOS96 Manual and User Guide; vdf and BIOMOS b.v.: Zürich, Switzerland; Groningen, The Netherlands, 1996.
39. Tironi, I. G.; Sperb, R.; Smith, P. E.; van Gunsteren, W. F. J. Chem. Phys. 1995, 102, 5451.
40. Baker, J.; Kessi, A.; Delley, B. J. Chem. Phys. 1996, 105, 192.
41. Billeter, S. R.; Turner, A. J.; Thiel, W. Phys. Chem. Chem. Phys. 2000, 2, 2177.
42. Liu, D. C.; Nocedal, J. Math. Prog. B 1989, 45, 503.
43. Banerjee, A.; Adams, N.; Simons, J.; Shepard, R. J. Phys. Chem. 1985, 89, 52.
44. Berendsen, H. J. C.; Postma, J. P. M.; van Gunsteren, W. F.; DiNola, A.; Haak, J. R. J. Chem. Phys. 1984, 81, 3684.
45. Hoover, W. G. Phys. Rev. A 1985, 31, 1695.
46. Martyna, G. J.; Klein, M. L.; Tuckerman, M. J. Chem. Phys. 1992, 97, 2635.
47. Nosé, S. Mol. Phys. 1984, 52, 255.
48. Nosé, S. J. Chem. Phys. 1984, 81, 511.
49. Jang, S.; Voth, G. A. J. Chem. Phys. 1997, 107, 9514.
50. Ryckaert, J.-P.; Ciccottiand, G.; Berendsen, H. J. C. J. Comput. Phys. 1977, 23, 327.
51. Schiferl, S. K.; Wallace, D. C. J. Chem. Phys. 1985, 83, 5203.
52. Mann, H. B. Econometrica 1945, 13, 245.
53. Kumar, S.; Rosenberg, J. M.; Bouzida, D.; Swendsen, R. H.; Kollman, P. A. J. Comput. Chem. 1992, 13, 1011.
54. Souaille, M.; Roux, B. Comput. Phys. Commun. 2001, 135, 40.
55. Hohenberg, P.; Kohn, W. Phys. Rev. 1964, 136, B864.
56. Kohn, W.; Sham, L. J. Phys. Rev. 1965, 140, A1133.
57. Ahlrichs, R.; Bär, M.; Häser, M.; Horn, H.; Kölmel, C. Chem. Phys. Lett. 1989, 162, 165.
58. Eichkorn, K.; Treutler, O.; Öhm, H.; Häser, M.; Ahlrichs, R. Chem. Phys. Lett. 1995, 242, 652.
59. Eichkorn, K.; Weigend, F.; Treutler, O.; Ahlrichs, R. Theor. Chem. Acc. 1997, 97, 119.
60. Sierka, M.; Hogekamp, A.; Ahlrichs, R. J. Chem. Phys. 2003, 118, 9136.
61. Treutler, O.; Ahlrichs, R. J. Chem. Phys. 1995, 102, 346.
62. Becke, A. D. Phys. Rev. A 1988, 38, 3098.
63. Dirac, P. A. M. Proc. R. Soc. London, Ser. A 1929, 123, 714.
64. Perdew, J. P. Phys. Rev. B 1986, 33, 8822.
65. Slater, J. C. Phys. Rev. 1951, 81, 385.
66. Vosko, S. H.; Wilk, L.; Nusair, M. Can. J. Phys. 1980, 58, 1200.
67. Schäfer, A.; Huber, C.; Ahlrichs, R. J. Chem. Phys. 1994, 100, 5829.
68. Dunning, T. H., Jr. J. Chem. Phys. 1989, 90, 1007.
69. Kendall, R. A.; Dunning, T. H., Jr.; Harrison, R. J. J. Chem. Phys. 1992, 96, 6796.
70. Jarzynski, C. Phys. Rev. Lett. 1997, 78, 2690.
71. Kenney, J. F.; Keeping, E. S. Mathematics of Statistics; Van Nostrand: Princeton, NJ, 1951; Vol. 2.
72. Marcinkievvicz, J. Math. Z. 1939, 44, 612.
73. Park, S.; Khalili-Araghi, F.; Tajkhorshid, E.; Schulten, K. J. Chem. Phys. 2003, 119, 3559.
74. Weisstein, E. W. k-Statistic; MathWorld-A Wolfram Web Resource. http://mathworld.wolfram.com/k-Statistic.html (accessed Aug 26, 2005).