Change in a protein's electronic structure induced by an explicit solvent: An ab initio fragment molecular orbital study of ubiquitin

Journal of Computational Chemistry

Volumn 28, Issue 10, 2007, Pages 1750-1762

  Komeiji, Yuto ^a   Ishida, Toyokazu ^a   Fedorov, Dmitri G ^a   Kitaura, Kazuo ^a  

^a NATIONAL INSTITUTE OF ADVANCED INDUSTRIAL SCIENCE AND TECHNOLOGY AIST   (Japan)

Author keywords

Ab initio FMO; Dipole moment; Electronic structure; GAMESS; Net charge; PEACH

Indexed keywords

DIPOLE MOMENT; ELECTRONIC STRUCTURE; MOLECULAR INTERACTIONS; MOLECULAR ORBITALS; SOLVATION; SOLVENTS;

DESTABILIZATION; ELECTRON CORRELATION EFFECT; FRAGMENT MOLECULAR ORBITAL (FMO); INTERNAL ENERGY;

PROTEINS;

SOLVENT; UBIQUITIN;

ARTICLE; CHEMICAL STRUCTURE; CHEMISTRY; ELECTRON; PROTEIN SECONDARY STRUCTURE; QUANTUM THEORY; X RAY CRYSTALLOGRAPHY;

CRYSTALLOGRAPHY, X-RAY; ELECTRONS; MODELS, MOLECULAR; PROTEIN STRUCTURE, SECONDARY; QUANTUM THEORY; SOLVENTS; UBIQUITIN;

EID: 34547317046     PISSN: 01928651     EISSN: 1096987X     Source Type: Journal    
DOI: 10.1002/jcc.20686     Document Type: Article

References (68)

1. Levitt, M.; Sharon, R. Proc Natl Acad Sci USA 1988, 85, 7557.
2. Komeiji, Y.; Uebayasi, M.; Someya, J.; Yamato, I. Protein Eng 1991, 4, 871.
3. Kitao, A.; Hirata, F.; Go, N. Chem Phys 1991, 158, 447.
4. Wong, C. F.; McCammon, J. A. Isr J Chem 1986, 27, 211.
5. Komeiji, Y.; Uebayasi, M.; Someya, J.; Yamato, I. Proteins 1993, 16, 268.
6. Bizaarri, A. R.; Cannistraro, S. J Phys Chem B 2002, 16, 6617.
7. Patel S.; Mackerell, A. D., Jr.; Brooks, C. L., III. J Comput Chem 2004, 25, 1504.
8. Kim, B.; Young, T.; Harder, E.; Friesner, R. A.; Berne, B. J. J Phys Chem B 2005, 109, 16529.
9. Yu, H.; van Gunsteren, W. F. Comput Phys Commun 2005, 172, 69.
10. Gao, J. L.; Xia, X. F. Science 1992, 258, 631.
11. Liu, H.; Elstner, M.; Kaxiras, E.; Frauenheim, T.; Hermans, J.; Yang, W. Proteins 2001, 44, 484.
12. Hugosson, H. W.; Laio, A.; Maurer, P.; Rothlisberger, U. J Comput Chem 2006, 27, 672.
13. Peters, M. B.; Raha, K.; Merz, K. M. Curr Opin Drug Discov Devel 2006, 9, 370.
14. Blumberger, J.; Klein, M. L. J Am Chem Soc 2006,128, 13854.
15. Nadig, G.; Van Zant, L. C.; Dixon, S. L.; Merz, K. M., Jr. J Am Chem Soc 1998, 120, 5593.
16. Car, R.; Parrinello, M. Chem Phys Lett 1985, 55, 2471.
17. Laasonen, K.; Sprik, M.; Parrinello, M.; Car, R. J Chem Phys 1993, 99, 9080.
18. Tanaka, M.; Aida, M. J Sol Chem 2004, 33, 887.
19. Ikeda, T.; Hirata, M.; Kimura, T. J Chem Phys 2005, 122, 024510.
20. Bour, P.; Keiderling, T. A. J Phys Chem B 2005, 109, 5348.
21. Dal Paeraro, M.; Raugei, S.; Carloni, P.; Klein, M. Chemphyschem 2005, 6, 1715.
22. Boero, M.; Terakura, K.; Tateno, M. J Am Chem Soc 2002, 124, 8949.
23. Boero, M.; Terakura, K.; Tateno, M.; Oshiyama, A. J Chem Theory Comput 2005, 1, 925.
24. Zhang, D. W.; Zhang, J. Z. H. J Theor Comput Chem 2004, 3, 43.
25. Kitaura, K.; Ikeo, E.; Asada, T.; Nakano, T.; Uebayasi, M. Chem Phys Lett 1999, 313, 701.
26. Komeiji, Y.; Inadomi, Y.; Nakano, T. Comput Biol Chem 2004, 28, 155.
27. Fedorov, D. G.; Olson, R. M.; Kitaura, K.; Gordon, M. S.; Koseki, S. J Comput Chem 2004, 25, 872.
28. Ikegami, T.; Ishida, T.; Fedorov, D. G.; Kitaura, K.; Inadomi, Y.; Umeda, H.; Yokokawa, M.; Sekiguchi, S. In Proceedings of SC'05, 2005, Seattle, USA.
29. Fedorov, D. G.; Kitaura, K. J Chem Phys 2004, 121, 2483.
30. Mochizuki, Y.; Koikegami, S.; Nakano, T.; Amari, S.; Kitaura, S. Chem Phys Lett 2004, 396, 473.
31. Mochizuki, Y.; Nakano, T.; Koikegami, S.; Tanimori, S.; Amari, S.; Abe, Y.; Nagashima, U.; Kitaura, S. Theor Chem Ace 2004, 112, 442.
32. Fedorov, D. G.; Kitaura, K.; Li, H.; Jensen, J. H.; Gordon, M. S. J Comput Chem 2006, 27, 976.
33. Fukuzawa, K.; Kitaura, K.; Uebayasi, M.; Nakata, K.; Kaminuma, T.; Nakano, T. J Comput Chem 2005, 26, 1.
34. Fukuzawa, K.; Komeiji, Y.; Mochizuki, Y.; Kato, A.; Nakano, T.; Tanaka, S. J Comput Chem 2006, 28, 948.
35. Sugiki, S.-I.; Matsuoka, M.; Usuki, R.; Sengoku, Y.; Kurita, N.; Sekino, H.; Tanaka, S. J. Theor Comput Chem 2005, 4, 183.
36. Nemoto, T.; Fedorov, D. G.; Uebayasi, M.; Kanazawa, K.; Kitaura, K.; Komeiji, Y. Comput Biol Chem 2005, 29, 434.
37. Ishida, T.; Fedorov, D. G.; Kitaura, K. J Phys Chem B 2006, 110, 1457.
38. Ishikawa, T.; Mochizuki, Y.; Nakano, T.; Amari, S.; Mori, H.; Honda, H.; Fujita, T.; Tokiwa, H.; Tanaka, S.; Komeiji, Y.; Fukuzawa, K.; Tanaka, K.; Miyoshi, E. Chem Phys Lett 2006, 427, 159.
39. Hershko, A.; Chiechanover, A. Annu Rev Biochem 1982, 51, 335.
40. Sayle, R.; Milner-White, E. J. Trends Biochem Sci 1995, 20, 374.
41. Kitaura, K.; Sugiki, S.; Nakano, T.; Komeiji, Y.; Uebayasi, M. Chem Phys Lett 2001, 336, 163.
42. Komeiji, Y.; Nakano, T.; Fukuzawa, K.; Ueno, Y.; Inadomi, Y.; Nemoto, T.; Uebayasi, M.; Fedorov, D. G.; Kitaura, K. Chem Phys Lett 2003, 372, 342.
43. Komeiji, Y.; Uebayasi, M.; Takata, R.; Shimizu, A.; Itsukashi, K.; Taiji, M. J Comput Chem 1997, 18, 1546.
44. Wang, J.; Cieplak, P.; Kollman, P. A. J Comput Chem 2000, 21, 1049.
45. Dang, L. X.; Pettitt, B. M. J Phys Chem 1987, 91, 3349.
46. Komeiji, Y. J Mol Struct 2000, 530, 237.
47. De Leeuw, S. W.; Perram, J. W.; Smith, E. R. Proc R Soc London 1980, A373, 27.
48. Nosé, S. Prog Theor Phys Suppl 1991, 103, 1.
49. Tuckerman, M.; Berne, B. J.; Martyna, G. J. J Chem Phys 1992, 97, 1990.
50. Vijay-kumar, S.; Bugg, C. E.; Cook, W. J. J Mol Biol 1987, 194, 531.
51. 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.
52. Fedorov, D. G.; Ishida, T.; Kitaura, K. FMOutil ver. 2.0, AIST, Tsukuba, 2005. Available at http://staff.aist.go.jp/d.g.fedorov/
53. Nakano, T.; Kaminuma, T.; Sato, T.; Akiyama, Y.; Uebayasi, M.; Kitaura, K. Chem Phys Lett 2000, 318, 614.
54. Nakano, T.; Kaminuma, T.; Sato, T.; Fukuzawa, K.; Akiyama, Y.; Uebayasi, M.; Kitaura, K. Chem Phys Lett 2002, 351, 475.
55. Fedorov, D. G.; Kitaura, K. J Comput Chem 2007, 28, 222.
56. Brancato, G.; Rega, N.; Barone, V. J Chem Phys 2006, 124, 214505.
57. Badyal, Y. S.; Saboungi, M.-L., Price, D. L.; Shastri, S. D.; Haeffner, D. R.; Soper, A. K. J Chem Phys 2000, 112, 9206.
58. Lovas, F. J. J Phys Chem Ref Data 1978, 7, 1445.
59. Hehre, W. J.; Radom, L.; Schleyer, P. v. R.; Pople, J. A. Ab Initio Molecular Orbital Theory;Wiley: New York, 1986.
60. Wiberg, K. B.; Rablen, P. R. J Comput Chem 1993, 14, 1504.
61. Tsuzuki, S.; Uchimaru, T.; Tanabe, K.; Ylineimela, A. J Mol Struct 1996, 365, 81.
62. Gross, K. C.; Seybold, P. G.; Hadad, C. M. Int J Q Chem 2002, 90, 445.
63. Martin, F.; Zipse, H. J Comput Chem 2004, 26, 97.
64. Van der Vaart, A.; Merz, K. M., Jr. J Am Chem Soc 1999, 1982, 121.
65. Knocks, A.; Weingärtner, H. J Phys Chem B 2001, 105, 3635.
66. Pichierri, F. Chem Phys Lett 2005, 410, 462.
67. Zhou, R. Proteins 2003, 53, 148.
68. Nymeyer, H.; Garcia, A. E. Proc Natl Acad Sci USA 2003, 100, 13934.