Implementation of the SCC-DFTB method for hybrid QM/MM simulations within the Amber molecular dynamics package

Journal of Physical Chemistry A

Volumn 111, Issue 26, 2007, Pages 5655-5664

  Seabra, Gustavo De M ^a   Walker, Ross C ^b,d   Elstner, Marcus ^c   Case, David A ^b   Roitberg, Adrian E ^a  

^a UNIVERSITY OF FLORIDA   (United States)

^b SCRIPPS RESEARCH INSTITUTE   (United States)

^c TECHNICAL UNIVERSITY OF BRAUNSCHWEIG   (Germany)

^d UNIVERSITY OF CALIFORNIA   (United States)

Author keywords

[No Author keywords available]

Indexed keywords

RELATIVE ENERGIES; SEMIEMPIRICAL METHODS;

CHARGE DENSITY; DENSITY FUNCTIONAL THEORY; MOLECULAR MODELING;

MOLECULAR DYNAMICS;

DIPEPTIDE; WATER;

CHEMICAL STRUCTURE; CHEMISTRY; COMPUTER SIMULATION; CONFERENCE PAPER; ELECTRICITY; ELECTRON; TEMPERATURE;

COMPUTER SIMULATION; DIPEPTIDES; ELECTRONS; ELECTROSTATICS; MOLECULAR STRUCTURE; TEMPERATURE; WATER;

EID: 34547511107     PISSN: 10895639     EISSN: None     Source Type: Journal    
DOI: 10.1021/jp070071l     Document Type: Conference Paper

References (87)

1. Allen, M. P.; Tildesley, D. J. Computer Simulation of Liquids; Oxford Science Publications: New York, 1987.
2. Michel, J.; Verdonk, M. L.; Essex, J. W. J. Med. Chem. 2006, 49, 7427.
3. Hornak, V.; Okur, A.; Rizzo, R. C.; Simmerling, C. Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 2006, 103, 915.
4. Basner, J. E.; Schwartz, S. D. J. Am. Chem. Soc. 2005, 127, 13822.
5. Simmerling, C.; Strockbine, B.; Roitberg, A. E. J. Am. Chem. Soc. 2002, 124, 11258.
6. Affentranger, R.; Tavernelli, I.; DiIorio, E. E. J. Chem. Theory Comput. 2006, 2, 217.
7. Caflisch, A.; Karplus, M. Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 1994, 91, 1746.
8. Case, D. A.; Cheatham, T. E., III; Darden, T.; Gohlke, H.; Luo, R.; Merz, K. M., Jr.; Onufriev, A.; Simmerling, C.; Wang, B.; Woods, R. J. J. Comput. Chem. 2005, 26, 1668.
9. Hornak, V.; Abel, R.; Okur, A.; Strockbine, B.; Roitberg, A.; Simmerling, C. Proteins: Struct., Funct., Bioinform. 2006, 65, 111.
10. Jono, R.; Shimizu, K.; Terada, T. Chem. Phys. Lett. 2006, 432, 306.
11. Hermans, J. J. Phys. Chem. A 2007, 111, 5685.
12. Borowski, T.; Georgiev, V.; Siegbahn, P. E. M. J. Am. Chem. Soc. 2005, 127, 17303.
13. Marothy, S. A. D.; Blomberg, M. R. A.; Siegbahn, P. E. M. J. Comput. Chem. 2007, 28, 528.
14. Warshel, A.; Levitt, M. J. Mol. Biol. 1976, 103, 227.
15. Field, M. J.; Bash, P. A.; Karplus, M. J. Comput. Chem. 1990, 11, 700.
16. Case, D. A.; Darden, T. A.; Cheatham, T. E., III; Simmerling, C. L.; Wang, J.; Duke, R. E.; Luo, R.; Merz, K. M.; Pearlman, D. A.; Crowley, M.; Walker, R. C.; Zhang, W.; Wang, B.; Hayik, S.; Roitberg, A.; Seabra, G.; Wong, K. F.; Paesani, F.; Wu, X.; Brozell, S.; Tsui, V.; Gohlke, H.; Yang, L.; Tan, C.; Mohgan, J.; Hornak, V.; Cui, G.; Beroza, P.; Mathews, D. H.; Schafmeister, C.; Ross, W. S.; Kollman, P. A. AMBER 9, 9th ed.; University of California: San Francisco, 2006.
17. Dewar, M. J. S.; Thiel, W. J. Am. Chem. Soc. 1977, 99, 4899.
18. Dewar, M. J. S.; Thiel, W. J. Am. Chem. Soc. 1977, 99, 4907.
19. Dewar, M. J. S.; Zoebisch, E. G.; Healy, E. F.; Stewart, J. J. P. J. Am. Chem. Soc. 1985, 107, 3902.
20. Stewart, J. J. P. J. Comput. Chem. 1989, 70, 209.
21. Stewart, J. J. P. J. Comput. Chem. 1989, 70, 221.
22. Repasky, M. P.; Chandrasekhar, J.; Jorgensen, W. L. J. Comput. Chem. 2002, 23, 1601.
23. Thiel, W.; Voityuk, A. A. J. Phys. Chem. 1996, 100, 616.
24. Frauenheim, T.; Porezag, D.; Elstner, M.; Jungnickel, G.; Elsner, J.; Haugk, M.; Sieck, A.; Seifert, G. Mat. Res. Soc. Symp. Proc. 1998, 491, 91.
25. Elstner, M.; Porezag, D.; Jungnickel, G.; Eisner, J.; Haugk, M.; Frauenheim, T.; Suhai, S.; Seifert, G. Phys. Rev. B: Condens. Matter 1998, 58, 7260.
26. Walker, R. C.; Crowley, M. F.; Case, D. A. J. Comput. Chem. 2007, in preparation.
27. Pengyu Ren, Ponder, J. W. J. Comput. Chem. 2002, 23, 1497.
28. Ren, P.; Ponder, J. W. J. Phys. Chem. B 2004, 108, 13427.
29. Riccardi, D.; Li, G.; Cui, Q. J. Phys. Chem. B 2004, 108, 6467.
30. Singh, U. C.; Kollman, P. A. J. Comput. Chem. 1986, 7, 718.
31. Bersuker, I. B.; Leong, M. K.; Boggs, J. E.; Pearlman, R. S. Int. J. Quantum Chem. 1997, 63, 1051.
32. Maseras, F.; Morokuma, K. J. Comput. Chem. 1995, 76, 1170.
33. Zhang, Y. K.; Lee, T. S.; Yang, W. T. J. Chem. Phys. 1999, 110, 46.
34. Gao, J. L.; Amara, P.; Alhambra, C.; Field, M. J. J. Phys. Chem. A 1998, 102, 4714.
35. Philipp, D. M.; Friesner, R. A. J. Comput. Chem. 1999, 20, 1468.
36. Field, M. J.; Albe, M.; Bret, C.; Proust-De Martin, F.; Thomas, A. J. Comput. Chem. 2000, 21, 1088.
37. Konig, P. H.; Hoffmann, M.; Frauenheim, T.; Cui, Q. J. Phys. Chem. B 2005, 109, 9082.
38. Porezag, D.; Frauenheim, T.; Köhler, T.; Seifert, G.; Kaschner, R. Phys. Rev. B. 1995, 51, 12947.
39. Eschrig, H.; Bergert, I. Phys. Status Solidi B 1978, 90, 621.
40. Elstner, M. Theor. Chim. Acta. 2006, 116, 316.
41. Kristyan, S.; Pulay, P. Chem. Phys. Lett. 1994, 229, 175.
42. Perez-Jorda, J.; Becke, A. D. Chem. Phys. Lett. 1995, 233, 134.
43. Elstner, M.; Hobza, P.; Frauenheim, T.; Suhai, S.; Kaxiras, E. J. Chem. Phys. 2001, 114, 5149.
44. Zhechkov, L.; Heine, T.; Patchkovskii, S.; Seifert, G.; Duarte, H. A. J. Chem. Theory Comput. 2005, 1, 841.
45. Mitsutake, A.; Sugita, Y.; Okamoto, Y. Pept. Sci. 2001, 60, 96.
46. Schlitter, J.; Engels, M.; Kruger, P. J. Mol. Graph. 1994, 12, 84.
47. Schlitter, J.; Swegat, W.; Mülders, T. J. Mol. Model. 2001, 7, 171.
48. Winget, P.; Thompson, J. D.; Xidos, J. D.; Cramer, C. J.; Truhlar, D. G. J. Phys. Chem. A 2002, 106, 10707.
49. Kalinowski, J. A.; Lesyng, B.; Thompson, J. D.; Cramer, C. J.; Truhlar, D. G. J. Phys. Chem. A 2004, 108, 2545.
50. Ewald, P. P. Ann. Phys. (Leipzig) 1921, 369, 253.
51. Nam, K.; Gao, J.; York, D. M. J. Chem. Theory Comput. 2005, 1, 2.
52. Darden, T.; York, D.; Pedersen, L. J. Chem. Phys. 1993, 98, 10089.
53. Xie, L.; Liu, H. J. Comput. Chem. 2002, 23, 1404.
54. Pellegrini, E.; Field, M. J. J. Phys. Chem. A 2002, 106, 1316.
55. Avbelj, F.; Grdadolnik, S. G.; Grdadolnik, J.; Baldwin, R. L. Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 2006, 103, 1272.
56. Shi, Z.; Chen, K.; Liu, Z.; Ng, A.; Bracken, W. C.; Kallenbach, N. R. Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 2005, 102, 17964.
57. Kang, Y. K. J. Phys. Chem. B 2006, 110, 21338.
58. Kim, Y. S.; Wang, J.; Hochstrasser, R. M. J. Phys. Chem. B 2005, 109, 7511.
59. Lavrich, R. J.; Plusquellic, D. F.; Suenram, R. D.; Fraser, G. T.; Walker, A. R. H.; Tubergen, M. J. J. Chem. Phys. 2003, 118, 1253.
60. Poon, C. D.; Samulski, E. T.; Weise, C. F.; Weisshaar, J. C. J. Am. Chem. Soc. 2000, 122, 5642.
61. Smith, P. E. J. Chem. Phys. 1999, 111, 5568.
62. Aleman, C.; Leon, S. J. Mol. Struct. THEOCHEM. 2000, 505, 211.
63. Apostolakis, J.; Ferrara, P.; Caflisch, A. J. Chem. Phys. 1999, 110, 2099.
64. Beachy, M. D.; Chasman, D.; Murphy, R. B.; Halgren, T. A.; Friesner, R. A. J. Am. Chem. Soc. 1997, 119, 5908.
65. Boresch, S.; Willensdorfer, M.; Steinhauser, O. J. Chem. Phys. 2004, 120, 3333.
66. Cui, Q.; Elstner, M.; Kaxiras, E.; Frauenheim, T.; Karplus, M. J. Phys. Chem. B 2001, 105, 569.
67. Elstner, M.; Jalkanen, K. J.; Knapp-Mohammady, M.; Frauenheim, T.; Suhai, S. Chem. Phys. 2001, 263, 203.
68. Han, W.-G.; Jalkanen, K. J.; Elstner, M.; Suhai, S. J. Phys. Chem. B 1998, 102, 2587.
69. Hu, H.; Elstner, M.; Hermans, J. Proteins: Struct. Funct., Genet. 2003, 50, 451.
70. Improta, R.; Barone, V. J. Comput. Chem. 2004, 25, 1333.
71. Iwaoka, M.; Okada, M.; Tomoda, S. J. Mol. Struct. THEOCHEM. 2002, 586, 111.
72. Kalko, S. G.; Guardia, E.; Padro, J. A. J. Phys. Chem. B 1999, 103, 3935.
73. Liu, P.; Kim, B.; Friesner, R. A.; Berne, B. J. Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 2005, 102, 13749.
74. Marrone, T. J.; Gilson, M. K.; McCammon, J. A. J. Phys. Chem. 1996, 100, 1439.
75. Tobias, D. J.; Brooks, C. L. J. Chem. Phys. 1992, 96, 3864.
76. Vargas, R.; Garza, J.; Hay, B. P.; Dixon, D. A. J. Phys. Chem. A 2002, 106, 3213.
77. Wei, D.; Guo, H.; Salahub, D. R. Phys. Rev. E 2001, 64, 011907/1.
78. Wang, Z.-X.; Duan, Y. J. Comput. Chem. 2004, 25, 1699.
79. Jorgensen, W. L.; Chandrasekhar, J.; Madura, J. D.; Impey, R. W.; Klein, M. L. J. Chem. Phys. 1983, 79, 926.
80. Duan, Y.; Wu, C.; Chowdhury, S.; Lee, M. C.; Xiong, G.; Zhang, W.; Yang, R.; Cieplak, P.; Luo, R.; Lee, T.; Caldwell, J.; Wang, J.; Kollman, P. J. Comput. Chem. 2003, 24, 1999.
81. Lee, M. C.; Duan, Y. Proteins: Struct., Funct., Bioinform. 2004, 55, 620.
82. Essmann, U.; Perera, L.; Berkowitz, M. L.; Darden, T.; Lee, H.; Pedersen, L. G. J. Chem. Phys. 1995, 103, 8577.
83. Ryckaert, J.-P.; Ciccotti, G.; Berendsen, H. J. C. J. Comput. Phys. 1977, 23, 327.
84. Miyamoto, S.; Kollman, P. A. J. Comput. Chem. 1992, 13, 952.
85. He, S.; Scheraga, H. A. J. Chem. Phys. 1998, 108, 271.
86. Lovell, S. C.; Davis, I. W.; Arendall, W. B., III; de Bakker, P. I.; Word, J. M.; Prisant, M. G.; Richardson, J. S.; Richardson, D. C. Proteins: Struct., Funct., Genet. 2003, 50, 437.
87. Perczel, A.; Farkas, O.; Jakli, I.; Topol, I. A.; Csizmadia, I. G. J. Comput. Chem. 2003, 24, 1026.