Modifying the OPLS-AA force field to improve hydration free energies for several amino acid side chains using new atomic charges and an off-plane charge model for aromatic residues

Journal of Computational Chemistry

Volumn 28, Issue 3, 2007, Pages 689-697

  Xu, Zhitao ^a   Luo, Harry H ^a   Tieleman, D Peter ^a  

^a UNIVERSITY OF CALGARY   (Canada)

Author keywords

Free energy of hydration; MD simulation; OPLS AA force field; Tryptophan; Tryptophan zipper (Trpzip2)

Indexed keywords

BENZENE; COMPUTER SIMULATION; FREE ENERGY; HYDRATION; MOLECULAR DYNAMICS; PROTEIN FOLDING;

OPLS-AA FORCE FIELDS; PROTEIN MEMBRANE INTERACTIONS; TRYPTOPHAN; TRYPTOPHAN ZIPPER (TRPZIP2);

AMINO ACIDS;

AMINO ACID; PEPTIDE; WATER;

CHEMICAL STRUCTURE; CHEMISTRY; MOLECULAR DYNAMICS; PROTEIN FOLDING; THERMODYNAMICS;

AMINO ACIDS; MODELS, MOLECULAR; MOLECULAR DYNAMICS SIMULATION; PEPTIDES; PROTEIN FOLDING; THERMODYNAMICS; WATER;

EID: 33847607391     PISSN: 01928651     EISSN: 1096987X     Source Type: Journal    
DOI: 10.1002/jcc.20560     Document Type: Article

References (44)

1. Sessions, R. B.; Thomas, G. L.; Parker, M. J. J Mol Biol 2004, 343, 1125.
2. Dill, K. A. Biochemistry 1990, 29, 7133.
3. Wolfenden, R.; Andersson, L.; Cullis, P. M.; Southgate, C. C. B. Biochemistry 1981, 20, 849.
4. Radzicka, A.; Wolfenden, R. Biochemistry 1988, 27, 1664.
5. Shirts, M. R.; Pitera, J. W.; Swope, W. C.; Pande, V. S. J Chem Phys 2003, 119, 5740.
6. MacCallum, J. L.; Tieleman, D. P. J Comput Chem 2003, 24, 1930.
7. Villa, A.; Mark, A. E. J Comput Chem 2002, 23, 548.
8. Oostenbrink, C.; Villa, A.; Mark, A. E.; Van Gunsteren, W. F. J Comput Chem 2004, 25, 1656.
9. Udier-Blagovicacute, M.; Morales De Tirado, P.; Pearlman, S. A. Jorgensen, W. L. J Comput Chem 2004, 25, 1322.
10. 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.
11. 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.; Stote, R.; Straub, J.; Watanabe, M.; Wiorkiewicz-Kuczera, J.; Yin, D.; Karplus, M. J Phys Chem B 1998, 102, 3586.
12. Jorgensen, W. L.; Maxwell, D. S.; TiradoRives, J. J Am Chem Soc 1996, 118, 11225.
13. van Gunsteren, W. F.; Billeter, S. R.; Eising, A. A.; Hunenberger, P. H.; Kruger, P.; Mark, A. E.; Scott, W. R. P.; Tironi, I. G. Biomolecular Simulation: The GROMOS96 Manual and User Guide; BIOMOS b.v.: Zurich, Groningen, 1996.
14. Schuler, L. D.; Daura, X.; van Gunsteren, W. F. J Comput Chem 2001, 22, 1205.
15. Cochran, A. G.; Skelton, N. J.; Starovasnik, M. A. Proc Natl Acad Sci USA 2001, 98, 5578.
16. Guvench, O.; Brooks, C. L. J Am Chem Soc 2005, 127, 4668.
17. Becke, A. D. J Chem Phys 1993, 98, 5648.
18. Lee, C. T.; Yang, W. T.; Parr, R. G. Phys Rev B 1988, 37, 785.
19. Reed, A. E.; Weinstock, R. B.; Weinhold, F. J Chem Phys 1985, 83, 735.
20. Singh, U. C.; Kollman, P. A. J Comput Chem 1984, 5, 129.
21. Frisch, M. J.; G. W. T.; Schlegel, H. B.; Scuseria, G. E.; Robb, M. A.; Cheeseman, J. R.; Zakrzewski, V. G.; Montgomery, J. A., Jr.; Stratmann, R. E.; Burant, J. C.; Dapprich, S.; Millam, J. M.; Daniels, A. D.; Kudin, K. N.; Strain, M. C.; Farkas, O.; Tomasi, J.; Barone, V.; Cossi, M.; Cammi, R.; Mennucci, B.; Pomelli, C.; Adamo, C.; Clifford, S.; Ochterski, J.; Petersson, G. A.; Ayala, P. Y.; Cui, Q.; Morokuma, K.; Salvador, P.; Dannenberg, J. J.; Malick, D. K.; Rabuck, A. D.; Raghavachari, K.; Foresman, J. B.; Cioslowski, J.; Ortiz, J. V.; Baboul, A. G.; Stefanov, B. B.; Liu, G.; Liashenko, A.; Piskorz, P.; Komaromi, I.; Gomperts, R.; 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.; Andres, J. L.; Gonzalez, C.; Head-Gordon, M.; Replogle, E. S.; Pople, J. A. Gaussian 98 Revision A.11; Gaussian, Inc.: Pittsburgh, PA, 2001.
22. Berendsen, H. J. C.; Postma, J. P. M.; DiNola, A.; Haak, J. R. J Chem Phys 1984, 81, 3684.
23. Hess, B.; Bekker, H.; Berendsen, H. J. C.; Fraaije, J. J Comput Chem 1997, 18, 1463.
24. Miyamoto, S.; Kollman, P. A. J Comput Chem 1992, 13, 952.
25. van der Spoel, D.; Lindahl, E.; Hess, B.; van Buuren, A. R.; Apol, E.; Meulenhoff, P. J.; Tieleman, D. P.; Sijbers, A. L. T. M.; Feenstra, K. A.; van Drunen, R.; Berendsen, H. J. C. Gromacs User Manual version 3.2, 2004.
26. Feenstra, K. A.; Hess, B.; Berendsen, H. J. C. J Comput Chem 1999, 20, 786.
27. Darden, T.; York, D.; Pedersen, L. J Chem Phys 1993, 98, 10089.
28. Essmann, U.; Perera, L.; Berkowitz, M. L.; Darden, T.; Lee, H.; Pedersen, L. G. J Chem Phys 1995, 103, 8577.
29. Humphrey, W.; Dalke, A.; Schulten, K. J Mol Graph 1996, 14, 33.
30. Gray, C. G.; Gubbins, K. E. Theory of Molecular Fluids; Clarendon Press: Oxford, 1983.
31. Battaglia, M. R.; Buckingham, A. D.; Williams, J. H. Chem Phys Lett 1981, 78, 420.
32. Hunter, C. A.; Sanders, J. K. M. J Am Chem Soc 1990, 112, 5525.
33. Mackerell, A. D. J Comput Chem 2004, 25, 1584.
34. Ponder, J. W.; Case, D. A. Adv Protein Chem 2003, 66, 27.
35. Gallivan, J. P.; Dougherty, D. A. Proc Natl Acad Sci USA 1999, 96, 9459.
36. Ma, J. C.; Dougherty, D. A. Chem Rev 1997, 97, 1303.
37. Woolf, T. B.; Grossfield, A.; Pearson, J. G. Int J Quantum Chem 1999, 75, 197.
38. Kaminski, G. A.; Friesner, R. A.; Tirado-Rives, J.; Jorgensen, W. L. J Phys Chem B 2001, 105, 6474.
39. Russell, S. J.; Blandl, T.; Skelton, N. J.: Cochran, A. G. J Am Chem Soc 2003, 125, 388.
40. Fesinmeyer, R. M.; Hudson, F. M.; Andersen, N. H. J Am Chem Soc 2004, 126, 7238.
41. Snow, C. D.; Qiu, L. L.; Du, D. G.; Gai, F.; Hagen, S. J.; Pande, V. S. Proc Natl Acad Sci USA 2004, 101, 4077.
42. Ulmschneider, J. P.; Jorgensen, W. L. J Am Chem Soc 2004, 126, 1849.
43. Yang, W. Y.; Pitera, J. W.; Swope, W. C.; Gruebele, M. J Mol Biol 2004, 336, 241.
44. Dempsey, C. E.; Piggot, T. J.; Mason, P. E. Biochemistry 2005, 44, 775.