Classical polarization in hybrid QM/MM methods

Journal of Physical Chemistry A

Volumn 110, Issue 20, 2006, Pages 6487-6497

  Illingworth, Christopher J R ^a   Gooding, Stuart R ^a   Winn, Petsr J ^a,c   Jones, Garth A ^a   Ferenczy, György G ^b   Reynolds, Christopher A ^a  

^a UNIVERSITY OF ESSEX   (United Kingdom)

^b BUDAPEST UNIVERSITY OF TECHNOLOGY AND ECONOMICS   (Hungary)

^c EML Research gGmbH   (Germany)

Author keywords

[No Author keywords available]

Indexed keywords

CHARGED PARTICLES; CHEMICAL ANALYSIS; HYDROGEN BONDS; KETONES; QUANTUM THEORY; REGRESSION ANALYSIS; WAVE EQUATIONS;

DIPOLES; ENERGY DECOMPOSITION; HYBRID QM/MM CALCULATIONS; POTENTIAL-DERIVED POINT CHARGES;

POLARIZATION;

ASPARAGINE; BETA 2 ADRENERGIC RECEPTOR; KETONE; LEUKOCYTE ELASTASE; METHYLSUCCINIC ACID; PEPTIDE; PROPRANOLOL; SUCCINIC ACID DERIVATIVE;

ALGORITHM; ARTICLE; BINDING SITE; CHEMICAL MODEL; CHEMISTRY; DIMERIZATION; HUMAN; HYDROGEN BOND; METABOLISM; QUANTUM THEORY; REGRESSION ANALYSIS; THERMODYNAMICS;

ALGORITHMS; ASPARAGINE; BINDING SITES; DIMERIZATION; HUMANS; HYDROGEN BONDING; KETONES; LEUKOCYTE ELASTASE; MODELS, CHEMICAL; PEPTIDES; PROPRANOLOL; QUANTUM THEORY; RECEPTORS, ADRENERGIC, BETA-2; REGRESSION ANALYSIS; SUCCINATES; THERMODYNAMICS;

EID: 33745794514     PISSN: 10895639     EISSN: None     Source Type: Journal    
DOI: 10.1021/jp046944i     Document Type: Article

References (109)

1. Mulholland, A. J.; Grant, G. H.; Richards, W. G. Prot. Eng. 1993, 6, 133-147.
2. Cunningham, M. A.; Bash, P. A. Biochimie 1997, 79, 687-689.
3. Bakowies, D.; Thiel, W. J. Phys. Chem. 1996, 100, 10580-10594.
4. Park, H.; Brothers, E. N.; Merz, K. M. J. Am. Chem. Soc. 2005, 127, 4232-4241.
5. Hermann, J. C.; Hensen, C.; Ridder, L.; Mulholland, A. J.; Holtje, H. D. J. Am. Chem. Soc. 2005, 127, 4454-4465.
6. Guimaraes, C. R. W.; Udier-Blagovic, M.; Jorgensen, W. L. J. Am. Chem. Soc. 2005, 127, 3577-3588.
7. Topf, M.; Richards, W. G. J. Am. Chem. Soc. 2004, 126, 14631-14641.
8. Marti, S.; Andres, J.; Moliner, V.; Silla, E.; Tunon, I.; Bertran, J. J. Am. Chem. Soc. 2004, 126, 311-319.
9. Greatbanks, S. P.; Gready, J. E.; Limaye, A. C.; Rendell, A. P. J. Comput. Chem. 2000, 21, 788-811.
10. Hall, R. J.; Hindle, S. A.; Burton, N. A.; Hillier, I. H. J. Comput. Chem. 2000, 21, 1433-1441.
11. Hart, J. C.; Sheppard, D. W.; Hillier, I. H.; Burton, N. A. Chem. Commun. 1999, 79-80.
12. Marti, S.; Andres, J.; Moliner, V.; Silla, E.; Tunon, I.; Bertran, J.; Field, M. J. J. Am. Chem. Soc. 2001, 123, 1709-1712.
13. Marti, S.; Andres, J.; Moliner, V.; Silla, E.; Tunon, I.; Bertran, J. Theor. Chem. Acc. 2001, 105, 207-212.
14. Ridder, L.; Mulholland, A. J.; Rietjens, I. M. C. M.; Vervoort, J. J. Am. Chem. Soc. 2000, 122, 8728-8738.
15. Mulholland, A. J.; Richards, W. G. J. Phys. Chem. B 1998, 102, 6635-6646.
16. Strajbl, M.; Florian, J.; Warshel, A. Int. J. Quantum Chem. 2000, 77, 44-53.
17. Turner, A. J.; Moliner, V.; Williams, I. H. Phys. Chem. Chem. Phys 1999, 1, 1323-1331.
18. Varnai, P.; Richards, W. G.; Lyne, P. D. Proteins 1999, 37, 218-227.
19. Houjou, H.; Inoue, Y.; Sakurai, M. J. Phys. Chem. B 2001, 105, 867-879.
20. Thompson, M. A.; Schenter, G. K. J. Phys. Chem. 1995, 99, 6374-6386.
21. Cornell, W. D.; Cieplak, P.; Bayly, C. I.; Gould, I. R.; Merz, K. M.; Ferguson, D. M.; Spellmeyer, D. C.; Fox, T.; Caldwell, J. W.; Kollman, P. A. J. Am. Chem. Soc. 1996, 118, 2309.
22. Cornell, W. D.; Cieplak, P.; Bayly, C. I.; Gould, I. R.; Merz, K. M.; Ferguson, D. M.; Spellmeyer, D. C.; Fox, T.; Caldwell, J. W.; Kollman, P. A. J. Am. Chem. Soc. 1995, 117, 5179-5197.
23. Weiner, S. J.; Kollman, P. A.; Nguyen, D. T.; Case, D. A. J. Comput. Chem. 1986, 7, 230-252.
24. Weiner, S. J.; Kollman, P. A.; Case, D. A.; Singh, U. C.; Ghio, C.; Alagona, G.; Profeta, S.; Weiner, P. J. Am. Chem. Soc. 1984, 106, 765-784.
25. Jorgensen, W. L.; Tirado-Rives, J. J. Am. Chem. Soc. 1988, 110, 1666-1671.
26. Jorgensen, W. L. J. Phys. Chem. 1986, 90, 1276-1284.
27. Jorgensen, W. L.; Swenson, C. J. J. Am. Chem. Soc. 1985, 107, 569-578.
28. Jorgensen, W. L.; Madura, J. D.; Swenson, C. J. J. Am. Chem. Soc. 1984, 106, 6638-6646.
29. MacKerell, A. D.; Bashford, D.; Bellott, M.; Dunbrack, R. L.; Evanseck, J. D.; Field, M. J.; Fischer, S.; Gao, J.; Guo, H.; Ha, S.; Joseph-McCarthy, D.; Kuchnir, L.; Kuczera, K.; Lau, F. T. K.; Mattos, C.; Michnick, S.; Ngo, T.; Nguyen, D. T.; Prodhom, B.; Reiher, W. E.; Roux, B.; Schlenkrich, M.; Smith, J. C.; Stole, R.; Straub, J.; Watanabe, M.; Wiorkiewicz-Kuczera, J.; Yin, D.; Karplus, M. J. Phys. Chem. B 1998, 102, 3586-3616.
30. MacKerell, A. D.; Wiorkiewiczkuczera, J.; Karplus, M. J. Am. Chem. Soc. 1995, 117, 11946-11975.
31. Brooks, B. R.; Bruccoleri, R. E.; Olafson, B. O.; States, D. J.; Swaminathan, S.; Karplus, M. J. Comput. Chem. 1983, 4, 187-217.
32. Khoroshun, D. V.; Musaev, D. G.; Morokuma, K. Organometallics 1999, 18, 5653-5660.
33. Svensson, M.; Humbel, S.; Froese, R. D. J.; Matsubara, T.; Sieber, S.; Morokuma, K. J. Phys. Chem. 1996, 100, 19357-19363.
34. Matsubara, T.; Maseras, F.; Koga, N.; Morokuma, K. J. Phys. Chem. 1996, 100, 2573-2580.
35. Cox, S. R.; Williams, D. E. J. Comput. Chem. 1981, 2, 304-323.
36. Henchman, R. H.; Essex, J. W. J. Comput. Chem. 1999, 20, 483-498.
37. Stone, A. J. Mol. Phys. 1985, 56, 1065-1082.
38. Fowler, P. W.; Stone, A. J. J. Phys. Chem. 1987, 91, 509-511.
39. Buckingham, A. D.; Fowler, P. W.; Stone, A. J. Int. Rev. Phys. Chem. 1996, 5, 107-114.
40. Gooding, S. R.; Winn, P. J.; Maurer, R. I.; Ferenczy, G. G.; Miller, J. R.; Harris, J. E.; Griffiths, D. V.; Reynolds, C. A. J. Comput. Chem. 2000, 21, 478-482.
41. Winn, P. J.; Ferenczy, G. G.; Reynolds, C. A. J. Comput. Chem. 1999, 20, 704-712.
42. Miller, K. J.; Savchik, J. A. J. Am. Chem. Soc. 1979, 101, 7206.
43. Ferenczy, G. G.; Reynolds, C. A. J. Phys. Chem. A 2001, 105, 11470-11479.
44. Straatsma, T. P.; McCammon, J. A. Chem. Phys. Lett. 1990, 167, 252-254.
45. Straatsma, T. P.; McCammon, J. A. J. Mol. Simul. 1990, 5, 181.
46. Wang, J.; Jordan, P. C. J. Chem. Phys. 1990, 93, 2762-2768.
47. Berendsen, H. J. C.; Grigera, J. R.; Straatsma, T. P. J. Phys. Chem. 1987, 91, 6269-6271.
48. Ramnarayan, K.; Rao, B. G.; Singh, U. C. J. Chem. Phys. 1990, 92, 7057-7067.
49. Ahlstrom, P.; Wallqvist, A.; Engstrom, S.; Jonsson, B. Mol. Phys. 1989, 68, 563-581.
50. Sprik, M.; Klein, M. L. J. Chem. Phys. 1988, 89, 7556-7560.
51. Caldwell, J.; Dang, L. X.; Kollman, P. A. J. Am. Chem. Soc. 1990, 112, 9144-9147.
52. Dang, L. X.; Rice, J. E.; Caldwell, J.; Kollman, P. A. J. Am. Chem. Soc. 1991, 113, 2481-2486.
53. Hemmingsen, L.; Amara, P.; Ansoborlo, E.; Field, M. J. J. Phys. Chem. A 2000, 104, 4095-4101.
54. Thompson, M. A.; Glendening, E. D.; Feller, D. J. Phys. Chem. 1994, 98, 10465-10476.
55. Ferenczy, G. G.; Csonka, G. I.; Náray-Szabó, G.; Ángyán, J. G. J. Comput. Chem. 1998, 19, 38-50.
56. Gao, J. L. J. Comput. Chem. 1997, 18, 1061-1071.
57. Gao, J. L.; Freindorf, M. J. Phys. Chem. A 1997, 101, 3182-3188.
58. Gao, J. L.; Xia, X. F. Science 1992, 258, 631-635.
59. Winn, P. J.; Ferenczy, G. G.; Reynolds, C. A. J. Phys. Chem. A 1997, 101, 5437-5445.
60. Stern, H. A.; Kaminski, G. A.; Banks, J. L.; Zhou, R. H.; Berne, B. J.; Friesner, R. A. J. Phys. Chem. B 1999, 103, 4730-4737.
61. Rick, S. W.; Berne, B. J. J. Am. Chem. Soc. 1996, 118, 672-679.
62. Rick, S. W.; Stuart, S. J.; Bader, J. S.; Berne, B. J. J. Mol. Liq. 1995, 65-6, 31-40.
63. Rick, S. W.; Stuart, S. J.; Berne, B. J. J. Chem. Phys. 1994, 101, 6141-6156.
64. Rick, S. W. J. Chem. Phys. 2001, 114, 2276-2283.
65. Rappe, A. K.; Goddard, W. A. J. Phys. Chem. 1991, 95, 3358-3363.
66. Bret, C.; Field, M. J.; Hemmingsen, L. Mol Phys. 2000, 98, 751-763.
67. Hirshfelder, J. O.; Curtiss, L.; Bird, R. B. Molecular theory of gases and liquids; Wiley: New York, 2000.
68. Field, M. J. Mol. Phys. 1997, 91, 835-845.
69. Bryce, R. A.; Vincent, M. A.; Hillier, I. H. J. Phys. Chem. A 1999, 103, 4094-4100.
70. Bryce, R. A.; Vincent, M. A.; Malcolm, N. O. J.; Hillier, I. H.; Burton, N. A. J. Chem. Phys. 1998, 109, 3077-3085.
71. Ferenczy, G. G.; Winn, P. J.; Reynolds, C. A. J. Phys. Chem. A 1997, 101, 5446-5455.
72. Ferenczy, G. G. J. Comput. Chem. 1991, 12, 913-917.
73. Stone, A. J.; Alderton, M. Mol. Phys. 1985, 56, 1047-1064.
74. Stone, A. J. Chem. Phys. Lett. 1981, 83, 233-239.
75. Becke, A. D. J. Chem. Phys. 1993, 98, 5648-5652.
76. Hunt, N. T.; Turner, A. R.; Wynne, K. J. Phys. Chem. B 2005, 109, 19008-19017.
77. O'Malley, P. J. J. Phys. Chem. A 1998, 102, 248-253.
78. Kone, M.; Illien, B.; Graton, J.; Laurence, C. J. Phys. Chem. A 2005, 109, 11907-11913.
79. Sosa, C.; Andzelm, J.; Elkin, B. C.; Wimmer, E.; Dobbs, K. D.; Dixon, D. A. J. Phys. Chem. 1992, 96, 6630-6636.
80. Godbout, N.; Salahub D. R.; Andzelm, J.; Wimmer, E. Can. J. Chem. 1992, 70, 560-571.
81. Boys, S. F.; Bernard, F. Mol. Phys. 1970, 19, 553-&.
82. Kolos, W. Theor. Chim. Acta 1979, 51, 219-240.
83. Ferenczy, G. G.; Reynolds, C. A.; Richards, W. G. J. Comput. Chem. 1990, 11, 159-169.
84. Carey, C.; Chirlian, L. E.; Francl, M. M.; Gange, D. M. Glyco-conjugate J. 1997, 14, 501-505.
85. Stouch, T. R.; Williams, D. E. J. Comput. Chem. 1993, 14, 858-866.
86. Bayly, C. I.; Cieplak, P.; Cornell, W. D.; Kollman, P. A. J. Phys. Chem. 1993, 97, 10269-10280.
87. Frisch, M. J.; Trucks, 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.; Kiene, 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 C.02; Gaussian, Inc.: Wallingford, CT, 2004.
88. Stone, A. J.; Dullweber A.; Engkvist, O.; Fraschini, E.; Hodges, M. P.; Meredith, A. W.; Nutt, D. R.; Popelier, P. L. A.; Wales, D. J. 2002 Orient: a program for studying interactions between molecules, version 4.5′. University of Cambridge, 2006; enquiries to A. J. Stone, ajs1@cam.ac.uk.
89. Henchman, R. H.; Essex, J. W. J. Comput. Chem. 1999, 20, 499-510.
90. Cornell, W. D.; Cieplak, P.; Bayly, C. I.; Kollman, P. A. J. Am. Chem. Soc. 1993, 115, 9620-9631.
91. Reynolds, C. A.; Ferenczy, G. G.; Richards, W. G. THEOCHEM 1992, 88, 249-269.
92. Reynolds, C. A.; Richards, W. G.; Goodford, P. J. J. Chem. Soc., Perkin 2 1988, 551-576.
93. Reynolds, C. A.; Richards, W. G.; Goodford, P. J. Anti-Cancer Drug Des. 1987, 1, 291-295.
94. Holmes, R. E.; Richards, W. G.; Lambros, S. A. THEOCHEM 1985, 22, 273-279.
95. Richards, W. G.; Cuthbertson, A. F. Chem. Commun. 1984, 167-168.
96. Stone, A. J. J. Chem. Theory Comput. 2005, 1, 1128-1132.
97. Umeyama, H.; Kitaura, K.; Morokuma, K. Chem. Phys. Lett. 1975, 36, 11-15.
98. Schmidt, M. W.; Baldridge, K. K.; Boatz, J. A.; Elbert, S. T.; Gordon, M. S.; Jensen, J. H.; Koseki, S.; Matsunaga, N.; Nguyen, K. A.; Su, S. J.; Windus, T. L.; Dupuis, M.; Montgomery, J. A. J. Comput. Chem. 1993, 14, 1347-1363.
99. Petersson, G. A.; Bennett, A.; Tensfeldt, T. G.; Allaham, M. A.; Shirley, W. A.; Mantzaris, J. J. Chem. Phys. 1988, 89, 2193-2218.
100. SPSS Inc., 233 S. Wacker Drive, 11th Floor, Chicago, IL 60606, 2006.
101. Gouldson, P. R.; Kidley, N. J.; Bywater, R. P.; Psaroudakis, G.; Brooks, H. D.; Diaz, C.; Shire, D.; Reynolds, C. A. Proteins 2004, 56, 67-84.
102. Maurer, R. I.; Reynolds, C. A. J. Comput. Chem. 2004, 25, 627-631.
103. Vreven, T.; Mennucci, B.; da Suva, C. O.; Morokuma, K.; Tomasi, J. J. Chem. Phys. 2001, 115, 62-72.
104. Vreven, T.; Morokuma, K. J. Comput. Chem, 2000. 21, 1419-1432.
105. Pople, J. A.; Headgordon, M.; Fox, D. J.; Raghavachari, K.; Curtiss, L. A. J. Chem. Phys. 1989, 90, 5622-5629.
106. Curtiss, L. A.; Raghavachari, K.; Redfern, P. C.; Pople, J. A. J. Chem. Phys. 1997, 106, 1063-1079.
107. Curtiss, L. A.; Raghavachari, K.; Redfern, P. C.; Pople, J. A. J. Chem. Phys. 2000, 112, 7374-7383.
108. Wernet, P.; Nordlund, D.; Bergmann, U.; Cavalleri, M.; Odelius, M.; Ogasawara, H.; Naslund, L. A.; Hirsch, T. K.; Ojamae, L.; Olatzel, P.; Pettersson, L. G.; Nilsson, A. Science 2004, 304, 995-999.
109. Mulliken, R. S. J. Chem. Phys. 1955, 23, 1833-1840.