Potential energy and free energy landscapes

Journal of Physical Chemistry B

Volumn 110, Issue 42, 2006, Pages 20765-20776

  Wales, David J ^a   Bogdan, Tetyana V ^b  

^a UNIVERSITY OF CAMBRIDGE   (United Kingdom)

^b NONE

Author keywords

[No Author keywords available]

Indexed keywords

CRYSTALLIZATION; FREE ENERGY; ISOMERS; MOLECULAR BEAMS; PROTEINS; SPECIFIC HEAT;

MACROMOLECULAR STRUCTURES; STATISTICAL RATE THEORY; TRANSITION STATES;

POTENTIAL ENERGY;

EID: 33751283977     PISSN: 15206106     EISSN: None     Source Type: Journal    
DOI: 10.1021/jp0680544     Document Type: Article

References (176)

1. Abkevich, V. I.; Gutin, A. M.; Shakhnovich, E. I. Biochemistry 1994, 33, 10026.
2. Allen, R. J.; Frenkel, D.; Wolde, P. R. t. J. Chem. Phys. 2006, 124, 024102.
3. Baldwin, R. L. Nature 1994, 369, 183.
4. Ball, K. D.; Berry, R. S. J. Chem. Phys. 1998, 109, 8557.
5. Ball, K. D.; Berry, R. S. J. Chem. Phys. 1998, 109, 8541.
6. Ball, K. D.; Berry, R. S. J. Chem. Phys. 1999, 111, 2060.
7. Ball, K. D.; Berry, R. S.; Kunz, R. E.; Li, F.-Y.; Proykova, A.; Wales, D. J. Science 1996, 271, 963.
8. Becker, O. M.; Karplus, M. J. Chem. Phys. 1997, 106, 1495.
9. Berry, R. S.; Beck, T. L.; Davis, H. L.; Jellinek, J. Adv. Chem. Phys. 1988, 70B, 75.
10. Bogdan, T. V.; Wales, D. J.; Calvo, F. J. Chem. Phys. 2006, 124, 044102.
11. Bolhuis, P. G.; Chandler, D.; Dellago, C.; Geissler, P. L. Annu. Rev. Phys. Chem. 2002, 53, 291.
12. Bortz, A. B.; Kalos, M. H.; Lebowitz, J. L. J. Comput. Phys. 1975, 17, 10.
13. Brooks, B. R.; Bruccoleri, R. E.; Olafson, B. D.; States, D. J.; Swaminathan, S.; Karplus, M. J. Comput. Chem. 1983, 4, 187.
14. Brooks, C. L.; Onuchic, J. N.; Wales, D. J. Science 2001, 293, 612.
15. Bryngelson, J. D.; Onuchic, J. N.; Socci, N. D.; Wolynes, P. G. Proteins: Struct., Funct. Genet. 1995, 21, 167.
16. Bryngelson, J. D.; Wolynes, P. G. Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 1987, 84, 7524.
17. Bryngelson, J. D.; Wolynes, P. G. J. Phys. Chem. 1989, 93, 6902.
18. Bryngelson, J. D.; Wolynes, P. G. Biopolymers 1990, 30, 177.
19. Burton, J. J. J. Chem. Phys. 1972, 56, 3133.
20. Calvo, F.; Neirotti, J. P.; Freeman, D. L.; Doll, J. D. J. Chem. Phys. 2000, 112, 10350.
21. Calvo, F.; Spiegelman, F.; Wales, D. J. J. Chem. Phys. 2003, 118, 8754.
22. Carr, J. M.; Trygubenko, S. A.; Wales, D. J. J. Chem. Phys. 2005, 122, 234903.
23. Carr, J. M.; Wales, D. J. J. Chem. Phys. 2005, 123, 234901.
24. Chan, H. S.; Dill, K. J. Chem. Phys. 1993, 99, 2116.
25. Chan, H. S.; Dill, K., J. Chem. Phys. 1994, 100, 9238.
26. Chan, H. S.; Dill, K. Proteins: Struct., Funct., Genet. 1998, 30, 2.
27. Chartrand, G. Introductory Graph Theory; Dover: New York, 1985.
28. Cheng, H.-P.; Li, X.; Whetten, R. L.; Berry, R. S. Phys. Rev. A 1992, 46, 791.
29. Clementi, C.; Nymeyer, H.; Onuchic, J. N. J. Mol. Biol. 2000, 298, 937.
30. 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.
31. Crick, F.; Watson, J. D. Nature 1956, 177, 473.
32. Czerminski, R.; Elber, R. J. Chem. Phys. 1990, 92, 5580.
33. Davis, H. L.; Wales, D. J.; Berry, R. S. J. Chem. Phys. 1990, 92, 4308.
34. Dellago, C.; Bolhuis, P.; Geissler, P. L. Adv. Chem. Phys. 2002, 123, 1.
35. Derreumaux, P. J. Chem. Phys. 1997, 106, 5260.
36. Derreumaux, P. J. Chem. Phys. 1997, 107, 1941.
37. Dijkstra, E. W. Numerische Math. 1959, 1, 269.
38. Dill, K. A.; Chan, H. S. Nature Struct. Biol. 1997, 4, 10.
39. Dobson, C. M. Sali, A.; Karplus, M. Angew. Chem., Int. Ed. Engl. 1998, 37, 868.
40. Dokholyan, N. V.; Li, L.; Ding, F.; Shakhnovich, E. I. Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 2002, 99, 8637.
41. Doye, J. P. K. Miller, M. A.; Wales, D. J. J. Chem. Phys. 1999, 110, 6896.
42. Doye, J. P. K. Miller, M. A.; Wales, D. J. J. Chem. Phys. 1999, 111, 8417.
43. Doye, J. P. K. Wales, D. J. J. Chem. Phys. 1995, 102, 9673.
44. Doye, J. P. K. Wales, D. J. J. Chem. Phys. 1996, 105, 8428.
45. Doye, J. P. K. Wales, D. J. Z. Phys. D 1997, 40, 194.
46. Doye, J. P. K. Wales, D. J. Phys. Rev. Lett. 1998, 80, 1357.
47. Doye, J. P. K. Wales, D. J. J. Chem. Phys. 1999, 111, 11070.
48. Dudowicz, J.; Freed, K. F.; Shen, M. J. Chem. Phys. 2003, 118, 1989.
49. Evans, D. A.; Wales, D. J. J. Chem. Phys. 2003, 118, 3891.
50. Evans, D. A.; Wales, D. J. J. Chem. Phys. 2003, 119, 9947.
51. Evans, D. A.; Wales, D. J. J. Chem. Phys. 2004, 127, 1080.
52. Faradjian, A. K.; Elber, R. J. Chem. Phys. 2004, 120, 10880.
53. Fersht, A. Structure and Mechanism in Protein Science; Freeman: New York, 1999.
54. Fersht, A. R. Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 1995, 92, 10869.
55. Fersht, A. R. Curr. Opin. Struct. Biol. 1995, 5, 79.
56. Fersht, A. R. Curr. Opin. Struct. Biol. 1997, 7, 3.
57. Fichthorn, K. A.; Weinberg, W. H. J. Chem. Phys. 1991, 95, 1090.
58. Finkelstein, A. V.; Badretdinov, A. Y. Fold. Des. 1997, 2, 115.
59. Finkelstein, A. V.; Shakhnovich, E. I. Biopolymers 1989, 28, 1681.
60. Franke, G.; Hilf, E. R.; Borrmann, P. J. Chem. Phys. 1993, 98, 3496.
61. Frauenfelder, H.; Sligar, S. G.; Wolynes, P. G. Science 1991, 254, 1598.
62. Geyer, G., In Computing Science and Statistics: Proceedings of the 23rd Symposium on the Interface; Keramidas, E. K., Ed.; 156. Inferface Foundation, Fairfax Station, 1991.
63. Gillespie, D. T. J. Comput. Phys. 1976, 22, 403.
64. Gilmer, G. H. Science 1980, 208, 335.
65. Go, N. Annu. Rev. Biophys. Bioeng. 1983, 12, 183.
66. Go, N.; Abe, H. Biopolymers 1981, 20, 991.
67. Goldstein, R. A.; Luthey-Schulten, Z.; Wolynes, P. G. Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 1992, 89, 4918.
68. Graham, W. H.; Carter, E. S., II; Hicks, R. P. Biopolymers 1992, 32, 1755.
69. Gutin, A. M.; Abkevich, V. I.; Shakhnovich, E. I. Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 1995, 92, 1282.
70. Gutin, A. M.; Abkevich, V. I.; Shakhnovich, E. I. Biochem. 1995, 34, 3066.
71. Hansmann, U. H. E. Chem. Phys. Lett. 1997, 281, 140.
72. Hansmann, U. H. E.; Okamoto, Y. J. Comput. Chem. 1993, 14, 1333.
73. Henkelman, G.; Jónsson, H. J. Chem. Phys. 1999, 111, 7010.
74. Henkelman, G.; Jónsson, H. J. Chem. Phys. 2000, 113, 9978.
75. Henkelman, G.; Jónsson, H. J. Chem. Phys. 2001, 115, 9657.
76. Henkelman, G.; Uberuaga, B. P.; Jónsson, H. J. Chem. Phys. 2000, 113, 9901.
77. Hoare, M. R. Adv. Chem. Phys. 1979, 40, 49.
78. Hukushima, K.; Nemoto, K. J. Phys. Soc. Jpn. 1996, 65, 1604.
79. Itzhaki, L. S.; Otzen, D. E.; Fersht, A. R. J. Mol. Biol. 1995, 254, 260.
80. Jones, J. E.; Ingham, A. E. Proc. R. Soc. A 1925, 107, 636.
81. Jorgensen, W. L.; Chandrasekhar, J.; Madura, J. D.; Impey, R. W.; Klein, M. L. J. Chem. Phys. 1983, 79, 926.
82. Karplus, M.; Weaver, D. L. Protein Sci. 1994, 3, 650.
83. Komatsuzaki, T.; Hoshino, K.; Matsunaga, Y.; Rylance, G. J.; Johnston, R. L.; Wales, D. J. J. Chem. Phys. 2005, 122, 084714.
84. Krivov, S. V.; Karplus, M. J. Chem. Phys. 2002, 117, 10894.
85. Kudin, K. N.; Car, R. J. Chem. Phys. 2005, 122, 114108.
86. Kumeda, Y.; Munro, L. J.; Wales, D. J. Chem. Phys. Lett. 2001, 341, 185.
87. Kumeda, Y.; Wales, D. J. Chem. Phys. Lett. 2003, 374, 125.
88. Kunz, R. E.; Berry, R. S. J. Chem. Phys. 1995, 103, 1904.
89. Labastie, P.; Whetten, R. L. Phys. Rev. Lett. 1990, 65, 1567.
90. Laio, A.; Parrinello, M. Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 2002, 99, 12562.
91. Landau, D. P.; Tsai, S.-H.; Exler, M. Am. J. Phys. 2004, 72, 1294.
92. Lazaridis, T.; Karplus, M. Science 1997, 278, 1928.
93. Lazaridis, T.; Karplus, M. Proteins: Struct., Funct. Genet. 1999, 35, 133.
94. Leopold, P. E.; Montai, M.; Onuchic, J. N. Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 1992, 89, 8721.
95. Levinthal, C., In Mössbauer Spectroscopy in Biological Systems, proceedings of a meeting held at Allerton House, Monticello, Illinois, 22; DeBrunner, P.; Tsibris, J.; Munck, E., Eds.; University of Illinois Press: Urbana, 1969.
96. Li, Z.; Scheraga, H. A. Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 1987, 84, 6611.
97. Lindemann, F. A. Phys. Z. 1910, 11, 609.
98. Liu, D.; Nocedal, J. Math. Prog. 1989, 45, 503.
99. Lynden-Bell, R. M.; Wales, D. J. J. Chem. Phys. 1994, 101, 1460.
100. Mackay, A. L. Acta Crystallogr. 1962, 15, 916.
101. Matouschek, A.; Kellis, J. T.; Serrano, L.; Fersht, A. R. Nature 1989, 340, 122.
102. McGinty, D. J. J. Chem. Phys. 1971, 55, 580.
103. Mezey, P. G. Potential Energy Hypersurfaces; Elsevier: Amsterdam, 1987.
104. Middleton, T. F.; Hernández-Rojas, J.; Mortenson, P. N.; Wales, D. J. Phys. Rev. B 2001, 64, 184201.
105. Middleton, T. F.; Wales, D. J. Phys. Rev. B 2001, 64, 024205.
106. Middleton, T. F.; Wales, D. J. J. Chem. Phys. 2003, 118, 4583.
107. Miller, M. A.; Doye, J. P. K.; Wales, D. J. Phys. Rev. E 1999, 60, 3701.
108. Miller, M. A.; Doye, J. P. K.; Wales, D. J. J. Chem. Phys. 1999, 110, 328.
109. Miller, M. A.; Wales, D. J. J. Chem. Phys. 1999, 111, 6610.
110. Miller, M. A.; Wales, D. J. J. Phys. Chem. B 2005, 109, 23109.
111. Mortenson, P. N.; Evans, D. A.; Wales, D. J. J. Chem. Phys. 2002, 117, 1363.
112. Mortenson, P. N.; Wales, D. J. J. Chem. Phys. 2001, 114, 6443.
113. Munro, L. J.; Wales, D. J. Faraday Discuss. 1997, 106, 409.
114. Munro, L. J.; Wales, D. J. Phys. Rev. B 1999, 59, 3969.
115. Murrell, J. N.; Laidler, K. J. Trans. Faraday. Soc. 1968, 64, 371.
116. Neirotti, J. P.; Calvo, F.; Freeman, D. L.; Doll, J. D. J. Chem. Phys. 2000, 112, 10340.
117. Nocedal, J. Math. Comput. 1980, 35, 773.
118. Nymeyer, H.; García, A. E.; Onuchic, J. N. Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 1998, 95, 5921.
119. Onuchic, J. N.; Luthey-Schulten, Z.; Wolynes, P. G. Annu. Rev. Phys. Chem. 1997, 48, 545.
120. Onuchic, J. N.; Wolynes, P. G.; Luthey-Schulten, Z.; Socci, N. D. Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 1995, 92, 3626.
121. Pande, V. S.; Grosberg, A. Y.; Tanaka, T.; Rokhsar, D. S. Curr. Opin. Struct. Biol. 1998, 8, 68.
122. Passerone, D.; Parrinello, M. Phys. Rev. Lett. 2001, 87, 108302.
123. Portman, J. J.; Takada, S.; Wolynes, P. G. Phys. Rev. Lett. 1998, 81, 5237.
124. Ruotolo, B. T.; Giles, K.; Campuzano, I.; Sandercock, A. M.; Bateman, R. H.; Robinson, C. V. Sci. 2005, 370, 1658.
125. Shakhnovich, E. I.; Abkevich, V. I.; Ptitsyn, O. B. Nature 1996, 379, 96.
126. Shakhnovich, E. I.; Finkelstein, A. V. Biopolymers 1989, 28, 1667.
127. Shakhnovich, E. I.; Gutin, A. M. Biophys. Chem. 1989, 34, 187.
128. Shen, M.; Freed, K. F. Biophys. J. 2002, 82, 1791.
129. Shimada, J.; Shakhnovich, E. I. Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 2002, 99, 11175.
130. Singhal, N.; Snow, C. D.; Pande, V. S. J. Chem. Phys. 2004, 121, 415.
131. Socci, N. D.; Onuchic, J. N. J. Chem. Phys. 1994, 101, 1519.
132. Socci, N. D.; Onuchic, J. N.; Wolynes, P. G. J. Chem. Phys. 1996, 104, 5860.
133. Sosnick, T. R.; Shtilerman, M. D.; Mayne, L.; Englander, S. W. Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 1997, 94, 8545.
134. Sriraman, S.; Kevrekidis, I. G.; Hummer, G. J. Phys. Chem. B 2005, 109, 6479.
135. Steinhardt, P. J.; Nelson, D. R.; Ronchetti, M. Phys. Rev. B 1983, 28, 784.
136. Stillinger, F. H.; Weber, T. A. Science 1984, 225, 983.
137. Stillinger, F. H.; Weber, T. A. Phys. Rev. B 1985, 37, 5262.
138. Sugita, Y.; Okamoto, Y. Chem. Phys. Lett. 1999, 374, 141.
139. Swendsen, R. H.; Wang, J.-S. Phys. Rev. Lett. 1986, 57, 2607.
140. Tesi, M. C.; van Rensburg, E. J. J.; Orlandini, E.; Whittington, S. G. J. Stat. Phys. 1996, 82, 155.
141. Thirumalai, D.; Guo, Z. Y. Biopolymers 1995, 35, 137.
142. Trygubenko, S. A.; Wales, D. J. J. Chem. Phys. 2004, 120, 2082.
143. Trygubenko, S. A.; Wales, D. J. Mol. Phys. 2006, 104, 1497.
144. Trygubenko, S. A.; Wales, D. J. J. Chem. Phys. 2006, 124, 234110.
145. Sali, A.; Shakhnovich, E.; Karplus, M. Nature 1994, 369, 248.
146. Sali, A.; Shakhnovich, E.; Karplus, M. J. Mol. Biol. 1994, 235, 1614.
147. van Duijneveldt, J. S.; Frenkel, D. J. Chem. Phys. 1992, 96, 4655.
148. van Erp, T. S.; Moroni, D.; Bolhuis, P. G. J. Chem. Phys. 2003, 118, 7762.
149. van Kampen, N. G. Stochastic Processes in Physics and Chemistry; North-Holland: Amsterdam, 1981.
150. Veitshans, T.; Klimov, D.; Thirumalai, D. Fold. Des. 1997, 2, 1.
151. Vendruscolo, M.; Dokholyan, N. V.; Paci, E.; Karplus, M. Phys. Rev. E 2002, 65, 061910.
152. Verma, A.; Schug, A.; Lee, K. H.; Wenzel, W. J. Chem. Phys. 2006, 124, 044515.
153. Wales, D. J. GMIN: A program for basin-hopping global optimisation and basin-sampling thermodynamics, http://www-wales.ch.cam.ac.uk/software.html.
154. Wales, D. J. OPTIM: A program for optimising geometries and calculating pathways, http://www-wales.ch.cam.ac.uk/software.html.
155. Wales, D. J. J. Chem. Soc., Faraday Trans. 1992, 88, 653.
156. Wales, D. J. Mol. Phys. 1993, 78, 151.
157. Wales, D. J. Mol. Phys. 2002, 100, 3285.
158. Wales, D. J. Energy Landscapes; Cambridge University Press: Cambridge, 2003.
159. Wales, D. J. Mol. Phys. 2004, 102, 891.
160. Wales, D. J. Philos. Trans. R. Soc. A 2005, 363, 357.
161. Wales, D. J. Int. Rev. Phys. Chem. 2006, 25, 237-282.
162. Wales, D. J.; Doye, J. P. K. J. Phys. Chem. A 1997, 101, 5111.
163. Wales, D. J.; Doye, J. P. K. J. Chem. Phys. 2003, 119, 12409.
164. Wales, D. J.; Doye, J. P. K.; Miller, M. A.; Mortenson, P. N.; Walsh, T. R. Adv. Chem. Phys. 2000, 115, 1.
165. Wales, D. J.; Miller, M. A.; Walsh, T. R. Nature 1998, 394, 758.
166. Wales, D. J.; Scheraga, H. A. Science 1999, 285, 1368.
167. Wales, D. J.; Uppenbrink, J. Phys. Rev. B 1994, 50, 12342.
168. Walsh, T. R.; Wales, D. J. J. Chem. Soc., Faraday Trans. 1996, 92, 2505.
169. Walsh, T. R.; Wales, D. J. J. Chem. Phys. 1998, 109, 6691.
170. Wang, F.; Landau, D. P. Phys. Rev. Lett. 2001, 86, 2050.
171. Wang, F.; Landau, D. P. Phys. Rev. E 2001, 64, 056101.
172. White, R. P.; Mayne, H. R. Chem. Phys. Lett. 1998, 289, 463.
173. Wolynes, P. G. Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 1997, 94, 6170.
174. Zaman, M. H.; Shen, M.; Berry, R. S.; Freed, K. F. J. Phys. Chem. B 2003, 107, 1685.
175. Zwanzig, R. Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 1995, 92, 9801.
176. Zwanzig, R.; Szabo, A.; Bagchi, B. Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 1992, 89, 20.