Progress in Ab initio QM/MM free-energy simulations of electrostatic energies in proteins: Accelerated QM/MM studies of pKa, redox reactions and solvation free energies

Journal of Physical Chemistry B

Volumn 113, Issue 5, 2009, Pages 1253-1272

  Kamerlin, Shina C L ^a   Haranczyk, Maciej ^a,b   Warshel, Arieh ^a  

^a UNIVERSITY OF SOUTHERN CALIFORNIA   (United States)

^b LAWRENCE BERKELEY NATIONAL LABORATORY   (United States)

Author keywords

[No Author keywords available]

Indexed keywords

BIOLOGICAL SYSTEMS; DISSOCIATION; ENZYMES; FREE ENERGY; GRAFTING (CHEMICAL); MOLECULAR MECHANICS; NUCLEIC ACIDS; PROTEINS; REDOX REACTIONS; SOLVATION; SUPRAMOLECULAR CHEMISTRY; SYNTHESIS (CHEMICAL);

AB-INITIO; BIOLOGICAL MOLECULES; BOVINE PANCREATIC TRYPSIN INHIBITORS; CATALYTIC ENERGIES; COMPUTATIONAL CHEMISTS; ELECTROSTATIC ENERGIES; ELECTROSTATIC FREE ENERGIES; ELECTROSTATIC MODELS; ENERGY DIFFERENCES; ENZYMATIC CATALYSIS; ENZYMATIC REACTIONS; EXPERIMENTAL VALUES; FREE-ENERGY SIMULATIONS; HYDROPHOBIC POCKETS; IONIZABLE GROUPS; LARGE COMPUTERS; NUCLEIC ACID BASIS; QM/MM CALCULATIONS; QUANTUM MECHANICAL/MOLECULAR MECHANICAL APPROACHES; SIDE CHAINS; SOLVATION FREE ENERGIES; STRUCTURE-FUNCTION CORRELATIONS; SURFACE RESIDUES;

ELECTROSTATICS;

EID: 62149122220     PISSN: 15206106     EISSN: None     Source Type: Journal    
DOI: 10.1021/jp8071712     Document Type: Article

References (306)

1. Warshel, A.; Levitt, M. J. Mol. Biol. 1976, 103, 227-249.
2. Monard, G.; Merz, K. M. Acc. Chem. Res. 1999, 32, 904-911.
3. Shurki, A.; Warshel, A. Adv. Protein Chem. 2003, 66, 249-312.
4. Cui, Q.; Elstner, M.; Kaxiras, E.; Frauenheim, T.; Karplus, M. J. Phys. Chem. B 2001, 105, 569-585.
5. Gao, J. Acc. Chem. Res. 1996, 29, 298-305.
6. Bakowies, D.; Thiel, W. J. Phys. Chem. 1996, 100, 10580-10594.
7. Field, M. J.; Bash, P. A.; Karplus, M. J. Comput. Chem. 1990, 11, 700-733.
8. Friesner, R. A.; Beachy, M. D. Curr. Opin. Struct. Biol. 1998, 8, 257-262.
9. Garcia-Viloca, M.; Gonzalez-Lafont, A.; Lluch, J. M. J. Am. Chem. Soc. 2001, 123, 709-721.
10. Marti, S. A. J.; Moliner, V.; Sille, E.; Tunon, I.; Bertran, J. Theor. Chem. Acc. 2001, 3, 207-212.
11. Field, M. J. Comput. Chem. 2002, 23, 48-58.
12. Lyne, P. D.; Mulholland, A. J.; Richards, W. G. J. Am. Chem. Soc. 1995, 117, 11345-11350.
13. Warshel, A.; Sussman, F.; Hwang, J.-K. J. Mol. Biol. 1988, 201, 139-159.
14. Muller, R. P.; Warshel, A. J. Phys. Chem. B 2002, 106, 13333-13343.
15. Zhang, Y.; Liu, H.; Yang, W. J. Chem. Phys. 2000, 112, 3483-3492.
16. Aqvist, J.; Warshel, A. Chem. Rev. 1993, 93, 2523-2544.
17. Rosta, E.; Klähn, M.; Warshel, A. J. Phys. Chem. B 2006, 110, 2934-2941.
18. Klahn, M.; Rosta, E.; Warshel, A. J. Am. Chem. Soc. 2006, 128, 15310-15323.
19. Rod, T. R.; Ryde, U. Phys. Rev. Lett. 2005, 94, 138302.
20. Wladkowski, B. D.; Krauss, M.; Marti, M. A.; Stevens, W. J. J. Phys. Chem. 1995, 99, 6273-6276.
21. Warshel, A. Curr. Opin. Struct. Biol. 1992, 2, 223-229.
22. Shurki, A.; Warshel, A. Proteins 2004, 55, 1-10.
23. Futugasi, N.; Hata, M.; Hoshino, T.; Tsuda, M. Biophys. J. 1999, 77, 3287-3292.
24. Glennon, T. M.; Villa, J.; Warshel, A. Biochemistry 2000, 39, 9641-9651.
25. Warshel, A. Annu. Rev. Biophys. Biomol. Struct. 2003, 32, 425-443.
26. Florian, J.; Goodman, M. F.; Warshel, A. Biopolymers 2003, 68, 286-299.
27. Cavalli, A.; Carloni, P. J. Am. Chem. Soc. 2002, 124, 3763-3768.
28. Langen, R.; Schweins, T.; Warshel, A. Biochemistry 1992, 31, 8691-8696.
29. Schweins, T.; Langen, R.; Warshel, A. Nat. Struct. Biol. 1994, 1, 476-484.
30. Chung, H. H.; Benson, D. R.; Schultz, P. G. Science 1993, 5, 806-809.
31. Schweins, T.; Geyer, M.; Scheffzek, K.; Warshel, A.; Kalbitzer, H. R.; Wittinghofer, A. Nat. Struct. Biol. 1995, 36-44.
32. Friesner, R.; Dunietz, B. Acc. Chem. Res. 2001, 34, 351-358.
33. Bloomberg, M. R. A.; Siegbahn, P. E. M. J. Phys. Chem. B 2001, 105, 9376-9386.
34. Pelmenshikov, V.; Siegbahn, P. E. M. Inorg. Chem. 2005, 44, 3311-3320.
35. Blomberg, L. M.; Blomberg, M. R. A.; Siegbahn, P. E. M. J. Inorg. Biochem. 2005, 99, 949-958.
36. Borowski, T.; Bassan, A.; Richards, N. G.; Siegbahn, P. E. M. J. Chem. Theory Comput. 2005, 7, 686-693.
37. Kim, J.; Tsai, P.-C.; Chen, S.-L.; Himo, F.; Almo, S. C.; Raushel, F. M. Biochemistry 2008, 47, 9497-9504.
38. Georgieva, P.; Himo, F. Chem. Phys. Lett. 2008, 463, 214-218.
39. Peeters, A.; Swells, B.; Alsenoy, C. V. J. Phys. Chem. B 2003, 107, 4871-4878.
40. Liu, X. H.; Sun, M.; Yue, J. J.; Yin, Y. X. THEOCHEM 2003, 620, 227-230.
41. Sharma, P. K.; Chu, Z. T.; Olsson, M. H.; Warshel, A. Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 2007, 104, 9661-9666.
42. Warshel, A.; Weiss, R. M. J. Am. Chem. Soc. 1980, 102, 6218-6226.
43. Warshel, A. Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 1984, 81, 444-448.
44. Stanton, R. V.; Perakyla, M.; Bakowies, D.; Kollman, P. A. J. Am. Chem. Soc. 1998, 120, 3448-3457.
45. Kollman, P. A.; Kuhn, B.; Donini, O.; Perakyla, M.; Stanton, R.; Bakowies, D. Acc. Chem. Res. 2001, 34, 72-79.
46. Chandrasekhar, J.; Jorgensen, W. L. J. Am. Chem. Soc. 1984, 106, 3049-3059.
47. Hwang, J. K.; King, G.; Creighton, S.; Warshel, A. J. Am. Chem. Soc. 1988, 110, 5297-5311.
48. Warshel, A. Computer modeling of chemical reactions in enzymes and solutions; John Wiley and Sons: New York, 1991.
49. Klähn, M.; Braund-Sand, S.; Rosta, E.; Warshel, A. J. Phys. Chem. B 2005, 109, 15645-15650.
50. Alberts, I. L.; Wang, Y. A.; Schlick, T. J. Am. Chem. Soc. 2007, 129, 11100-11110.
51. Grigorenko, B. L.; Nemukhin, A. V.; Topol, I. A.; Cachau, R. E.; Burt, S. K. Proteins: Struct., Funt., Bioinf. 2005, 60, 495-503.
52. Yang, Z.; Zhao, Y.-P. Mater. Sci. Eng., A 2006, 423, 84-91.
53. Mulholland, A. J.; Lyne, P. D.; Karplus, M. J. Am. Chem. Soc. 2000, 122, 534-535.
54. Dittrich, M.; Hayashi, H.; Schulten, K. Biophys. J. 2003, 85, 2253-2266.
55. Schöneboom, J. C.; Cohen, S.; Lin, H.; Shaik, S.; Thiel, W. J. Am. Chem: Soc. 2004, 726, 4017-4034.
56. Strajbl, M.; Hong, G.; Warshel, A. J. Phys. Chem. B 2002, 106, 13333-13343.
57. Olsson, M. H.; Hong, G.; Warshel, A. J. Am. Chem. Soc. 2003, 125, 5025-5039.
58. Liu, W. W.; Doren, D. J. J. Phys. Chem. B 2003, 107, 9505-9513.
59. Iftimie, R. S.; Schofield, J. J. Chem. Phys. 2003, 119, 11285-11297.
60. Crespo, A. M.; Martí, M. A.; Estrin, D. A.; Roitberg, A. E. J. Am. Chem. Soc. 2005, 127, 6940-6941.
61. Pradipta, B. J. Chem. Phys. 2005, 122, 91102.
62. Rosta, E.; Haranczyk, M.; Chu, Z. T.; Warshel, A. J. Phys. Chem. B 2008, 112, 5680-5692.
63. Hu, H.; Lu, Z. Y.; Yang, W. T. J. Chem. Theory Comput. 2007, 3, 390-406.
64. Ishida, T.; Kato, S. J. Am. Chem. Soc. 2003, 125, 12035-12048.
65. Ruiz-Pernia, J. J.; Silla, E.; Tunon, I.; Marsi, S.; Molliner, V. J. Phys. Chem. B 2004, 108, 8427-433.
66. Kaukonen, M.; Soderhjelm, P.; Heimdal, J.; Ryde, U. J. Chem. Theory Comput. 2008, 4, 985-1001.
67. Strajbl, M.; Florian, J.; Warshel, A. J. Am. Chem. Soc. 2000, 122, 5354-5366.
68. Bentzien, J.; Muller, R. P.; Florian, J.; Warshel, A. J. Phys. Chem. B 1998, 102, 2293-2301.
69. Yang, W. Phys. Rev. Lett. 1991, 66, 1438-1441.
70. Yang, W. THEOCHEM 1992, 255, 461-479.
71. Lee, T. S.; Yang, W. Int. J. Quantum Chem. 1998, 69, 397-404.
72. Wesolowski, T.; Muller, R. P.; Warshel, A. J. Phys. Chem. 1996, 100, 15444-15449.
73. Hong, G.; Strajbl, M.; Wesolowski, T.; Warshel, A. J. Comput. Chem. 2000, 21, 1554-1561.
74. Cortona, P. Phys. Rev. B 1991, 44, 8454-8458.
75. Wesolowski, T.; Warshel, A. J. Phys. Chem. 1993, 97, 8050-8053.
76. Wesolowski, T. Phys. Rev. Lett. 2002, 88, 209701-1.
77. Kluner, T.; Govind, N.; Wang, Y. A.; Carter, E. Phys. Rev. Lett. 2001, 86, 5954-5957.
78. Xiang, Y.; Warshel, A. J. Phys. Chem. B 2008, 112, 1007-1015.
79. Car, R.; Parinello, M. Phys. Rev. Lett. 1985, 55, 2471-2474.
80. Tuckerman, M.; Marx, D.; Klein, M. L.; Parinello, M. Science 1997, 275, 817-820.
81. Eichinger, M.; Tavan, P.; Hutter, J.; Parrinello, M. J. Chem. Phys. 1999, 110, 10452-10467.
82. Woo, T. K.; Margl, P. M.; Blochl, P. E.; Ziegler, T. J. Phys. Chem. B 1997, 101, 7877-7880.
83. Bucher, D.; Rothlisberger, U.; Guidoni, L.; Carloni, P. In 228th ACS National Meeting, Philadelphia, PA, 2004, p PHYS-309.
84. Yang, S.-Y.; Ziegler, T. Organometallics 2006, 25, 887-900.
85. Moret, M.-E.; Tapavicza, E.; Guidoni, L.; Rohrig, U. F.; Sulpizi, M.; Tavemelli, I.; Rothlisberger, U. 2005, 59, 493-498.
86. Laio, A.; Parrinello, M. Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 2002, 99, 12562-12566.
87. Muller, R. P.; Warshel, A. Ab initio calculations of free energy barriers for chemical reactions in solution: Proton transfer in [FHF]-; World Scientifc Press: Singapore, 1996.
88. Fan, Z. Z.; Hwang, J. K.; Warshel, A. Theor. Chem. Acc. 1999, 103, 77-80.
89. Luzhkov, V.; Warshel, A. J. Comput. Chem. 1992, 13, 199-213.
90. Huber, T.; Torda, A. E.; van Gunsteren, F. J. Comput.-Aided Mol. Des. 1994, 8, 695-708.
91. Ensing, B.; De Vivo, M.; Liu, Z.; Moore, P.; Klein, M. L. Acc. Chem. Res. 2006, 39, 73-81.
92. Gervasio, F. L.; Laio, A.; Parrinello, M. J. Am. Chem. Soc. 2005, 127, 2600-2607.
93. Donadio, D.; Bernasconi, M. Phys. Rev. B 2005, 71, 073307.
94. Asciutto, E.; Sagui, C. J. Phys. Chem. A 2005, 109, 7682-7687.
95. Martonak, R.; Laio, A.; Bernasconi, M.; et al. Z. Kristallogr. 2005, 220, 489-498.
96. Urakawa, A.; Iannuzzi, M.; Hutter, J.; Baiker, A. Chemistry 2007, 13, 6828-6840.
97. Michel, C.; Laio, A.; Mohamed, F.; Krack, M.; Parrinello, M.; Milet, A. Organometallics 2007, 26, 1241-1249.
98. Chandler, D. Finding transition pathways: Throwing ropes over rough mountain passes, in the dark; World Scientific: Singapore, 1998.
99. Dellago, C.; Boluis, P. G.; Geissler, P. L. Adv. Chem. Phys. 2002, 123, 1-78.
100. Bolhuis, P. G.; Chandler, D.; Dellago, C.; Geissler, P. Annu. Rev. Phys. Chem. 2002, 59, 291-318.
101. Warshel, A.; Florian, J. Empirical valence bond and related approaches; John Wiley and Sons Ltd.: 2004.
102. Jensen, F.; Norrby, P. O. Theor. Chem. Acc. 2003, 109, 1-7.
103. Florian, J. J. Phys. Chem. A 2002, 106, 5046-5047.
104. Braun-Sand, S.; Warshel, A. Electrostatics of proteins: principles, models and applications; Wiley-VCH: Weinheim, Germany, 2005.
105. Higashi, M.; Truhlar, D. G. J. Chem. Theory Comput. 2008, 4, 790-803.
106. Albu, T. V.; Corchado, J. C.; Truhlar, D. G. J. Phys. Chem. A 2001, 105, 8465-8487.
107. Kim, Y.; Corchado, J. C.; Villa, J.; Xing, J.; Truhlar, D. G. J. Chem. Phys. 2000, 2718-2735.
108. Hong, G.; Rosta, E.; Warshel, A. J. Phys. Chem. B 2006, 110, 19570-19574.
109. Lappe, J.; Cave, R. J.; Newton, M. D.; Rostov, I. V. J. Phys. Chem. B 2005, 109, 6610-6619.
110. Kim, H. J.; Hynes, J. T. J. Am. Chem. Soc. 1992, 114, 10508-10528.
111. Warshel, A.; Parson, W. W. Q. Rev. Biophys. 2001, 34, 563-679.
112. Aqvist, J.; Warshel, A. Biophys. J. 1989, 56, 171-182.
113. Parsegian, A. Ann. NY. Acad. Sci. 1975, 264, 161-179.
114. Burykin, A.; Schutz, C. N.; Villa, J.; Warshel, A. Proteins: Struct., Funct., Genet. 2002, 47, 265-280.
115. Aqvist, J.; Luzhkov, V. Nature 2000, 404, 881-884.
116. de Groot, B. L.; Frigato, T.; Helms, V.; Grubmuller, H. J. Mol. Biol. 2003, 333, 279-293.
117. Jensen, M. O.; Tajkhorshid, E.; Schulten, K. Biophys. J. 2003, 85, 2884-2889.
118. De Groot, B. L.; Grubmuller, H. Curr. Opin. Struct. Biol. 2005, 15, 176-183.
119. Chakrabati, N.; Roux, B.; Pomes, R. J. Mol. Biol. 2004, 343, 493-510.
120. Miloshevsky, G. V.; Jordan, P. C. Biophys. J. 2004, 87, 3690-3702.
121. Ilan, B.; Tajkhorshid, E.; Schulten, K.; Voth, G. A. Proteins: Struct., Funct., Genet. 2004, 55, 223-228.
122. Burykin, A.; Warshel, A. FEBS Lett. 2004, 570, 41-46.
123. Burykin, A.; Warshel, A. Biophys. J. 2003, 85, 3696-3706.
124. Warshel, A.; Weiss, R. M. J. Am. Chem. Soc. 1981, 103, 446.
125. Strajbl, M.; Shurki, A.; Warshel, A. Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 2003, 100, 14834-14839.
126. Xiang, Y.; Oelschlager, P.; Florián, J.; Goodman, M. F.; Warshel, A. Biochemistry 2006, 45, 7036-7048.
127. Warshel, A.; Schlosser, D. W. Prot. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 1981, 78, 5564-5568.
128. Hu, Z.; Ma, B.; Wolfson, H.; Nussinov, R. Proteins 2000, 39, 331-342.
129. Guerois, R.; Nielsen, J. E.; Serrano, L. J. Mol. Biol. 2002, 2002, 369-387.
130. Kortemme, T.; Baker, D. Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 2002, 99, 14116-14121.
131. Wang, T.; Tomic, S.; Gabdoulline, R. R.; Wade, R. C. Biophys. J. 2004, 87, 1618-1630.
132. Dong, F.; Zhou, H.-Y. Biophys. J. 2002, 83, 1341-1347.
133. Warshel, A.; Sharma, P. K.; Kato, M.; Parson, W. BBA 2006, 1764, 1647-1676.
134. Warshel, A.; Russel, S. T. Q. Rev. Biophys. 1984, 17, 283.
135. Perutz, M. F. Science 1978, 201, 1187-1191.
136. Warshel, A. Acc. Chem. Res. 1981, 14, 284-290.
137. Sharp, K. A.; Honig, B. Annu. Rev. Biophys. Chem. 1990, 19.
138. Nakamura, H. Roles of electrostatic interactions in proteins. 1996, 29, 1-90.
139. Davis, M. E.; McCammon, J. A. Chem. Rev. 1990, 90, 509-521.
140. Warshel, A.; Papazyan, A. Curr. Opin. Struct. Biol. 1998, 8, 211-217.
141. Simonson, T. Rep. Prog. Phys. 2003, 66, 737-787.
142. Warshel, A.; Aqvist, J. Annu. Rev. Biophys. Chem. 1991, 20, 267-298.
143. Parson, W. W.; Warshel, A. Calculation of electrostatic energies in proteins using microscopic, semimicroscopic and macroscopic models and free-energy perturbation approaches; Springer: Dordrecht, The Netherlands, 2006.
144. Linderstrom-Lang, K. Lab. Carlsberg 1924, 15, 1-29.
145. Johannin, G.; Kellershohn, N. Biochem. Biophys. Res. Commun. 1972, 49, 321-327.
146. Hayes, D. M.; Kollman, P. A. J. Am. Chem. Soc. 1976, 98, 3335-3345.
147. Tanford, C.; Kirkwood, J. G. J. Am. Chem. Soc. 1957, 79, 5333-5339.
148. Tanford, C.; Roxby, R. Biochemistry 1972, 11, 2192-2198.
149. Warshel, A.; Russel, S. T.; Churg, A. K. Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 1984, 81, 4785-4789.
150. Warshel, A. Chem. Phys. Lett. 1978, 55, 454-458.
151. Warshel, A. Biochemistry 1981, 20, 3167-3177.
152. Russel, S. T.; Warshel, A. J. Mol. Biol. 1985, 185, 389-404.
153. Lee, F. S.; Chu, Z. T.; Warshel, A. J. Comput. Chem. 1993, 14, 161-185.
154. Warshel, A.; Naray-Szabo, G.; Sussman, F.; Hwang, J.-K. Biochemistry 1989, 28, 3629-3637.
155. Sham, Y. Y.; Chu, Z. T.; Warshel, A. J. Phys. Chem. B 1997, 101, 4458-4472.
156. Gilson, M. K.; Rashin, A.; Fine, R.; Honig, B. J. Mol. Biol. 1985, 184, 503-516.
157. Gilson, M.; Sharp, K. A.; Honig, B. J. Comput. Chem. 1987, 9, 327-335.
158. Warwicker, J.; Watson, H. C. J. Mol. Biol. 1982, 157, 671-679.
159. Warshel, A.; Papazyan, A.; Muegge, I. J. Bioinorg. Chem. 1997, 2, 143-152.
160. Sharp, K. A.; Honig, B. Annu. Rev. Biophys. Chem. 1990, 19, 301-332.
161. Gilson, M.; Honig, B. Proteins: Struct., Funct., Genet. 1988, 4, 7-18.
162. Sharp, K. A.; Honig, B. J. Phys. Chem. 1990, 94, 7684-7692.
163. Nicholls, A.; Honig, B. J. Comput Chem. 1991, 12, 435-445.
164. Honig, B.; Nicholls, A. Science 1995, 268, 1144-1149.
165. Gunner, M.; Nicholls, A.; Honig, B. J. Phys. Chem. 1996, 100, 4277-4291.
166. Lancaster, C. R. D.; Michel, H.; Honig, B.; Gunner, M. Biophys. J. 1996, 70, 2469-2492.
167. Alexov, E.; Gunner, M. R. Biophys. J. 1997, 72, 2075.
168. Rabenstein, B.; Ullman, G. M.; Knapp, E. W. Biochemistry 1998, 37, 2488-2495.
169. Alexov, E. G.; Gunner, M. R. Biochemistry 1999, 38, 8253-8270.
170. Nielsen, J. E.; Andersen, K. V.; Honig, B.; Hooft, R. V.; Klebe, G.; Vriend, G.; Wade, R. C. Protein Eng. 1999, 12, 657-662.
171. Ullman, G. M.; Knapp, E. W. Eur. Biophys. J. Biophys. Lett. 1999, 38, 8235-8270.
172. Gunner, M.; Alexov, E. Biochem. Biophys. Acta 2000, 1485, 63-87.
173. Georgescu, R. E.; Alexov, E.; Gunner, M. R. Biophys. J. 2002, 83, 1731-1748.
174. Rocchia, W.; Sridharan, S.; Nicholls, A.; Alexov, E.; Chiabrera, A.; Honig, B. J. Comput. Chem. 2002, 23, 128-137.
175. Voigt, P.; Knapp, E. W. J. Biol. Chem. 2003, 278, 51993-52001.
176. Kim, J.; Mao, J.; Gunner, M. J. Mol. Biol. 2005, 348, 1283-1298.
177. Schutz, C. N.; Warshel, A. Proteins: Struct, Funct. Genet. 2001, 44, 400-417.
178. Warshel, A.; Sussman, F.; King, G. Biochemistry 1986, 25, 8368-8372.
179. Lee, F. S.; Warshel, A. J. Chem. Phys. 1992, 97, 3100-3107.
180. Lee, F. S.; Chu, Z. T.; Warshel, A. J. Phys. Chem. B 1997, 101, 4457-4472.
181. Del Buono, G. S.; Figueirido, F. E.; Levy, R. M. Proteins: Struct., Funct., Genet. 1994, 85-97.
182. Brandsdal, B. O.; Smalas, A. O.; Aqvist, J. Proteins 2006, 64, 740-748.
183. Simonson, T.; Carlsson, J.; Case, D. J. Am. Chem. Soc. 2004, 126, 4167-4180.
184. Saito, M. J. Phys. Chem. 1995, 99, 17403-17048.
185. Riccardi, D.; Shaefer, P.; Cui, Q. J. Phys. Chem. B 2005, 109, 17715-17733.
186. Li, G.; Cui, Q. J. Phys. Chem. B 2003, 107, 14521-14528.
187. Pople, J. A. Angew. Chem., Int. Ed. Engl. 1999, 38, 1894.
188. Bentzien, J.; Florian, J.; Glennon, T.; Warshel, A. QM/MM approaches for studying chemical reactions in proteins and solutions; American Chemical Society: Washington, DC, 1998; Vol. 712.
189. Florián, J.; Warshel, A. J. Phys. Chem. B 1997, 101, 5583-5595.
190. Tapia, O.; Goscinski, O. Mol. Phys. 1975, 29, 1653-1661.
191. Cramer, C. J.; Truhlar, D. G. Continuum salvation models: Classical and quantum mechanical implementations; VCG: New York, 1995; Vol. 6.
192. Tomasi, J.; Bonaccorsi, R.; Cammi, R.; Delvalle, F. J. O. J. Mol. Struct. 1991, 80, 401-424.
193. Rivali, J. L.; Rinaldi, D. Computational chemistry: Review of current trends.; World Scientific Publishing: Singapore, 1995.
194. Sanchez, M. L.; Martin, M. E.; Aguilar, M. A.; Del Valle, F. J. O. J. Comput. Chem. 2000, 21, 705-715.
195. Sanchez, M. L.; Martin, M. E.; Galvan, I. F.; Del Valle, F. J. O.; Aquilar, M. A. J. Phys. Chem. B 2002, 706, 4813-4817.
196. Mendoza, M. L. S.; Aguilar, M. A.; Del Valle, F. J. O. J. Mol. Struct. 1998, 426, 181-190.
197. Sanchez, M. L.; Aquilar, M. A.; Del Valle, F. J. O. J. Comput. Chem. 1997, 18, 313-322.
198. Hu, H.; Lu, Z. Y.; Yang, W. T. J. Chem. Theory Comput. 2007, 3, 390-406.
199. Lim, C.; Bashford, D.; Karplus, M. J. Phys. Chem. 1991, 95, 5610-5620.
200. Levy, R. M.; Belhadj, M.; Kitchen, D. B. J. Chem. Phys. 1991, 95, 3627-3633.
201. Yang, A.-S.; Honig, B. J. Mol. Biol. 1993, 231, 1993.
202. Haranczyk, M.; Gutowski, M.; Warshel, A. Phys. Chem. Chem. Phys. 2008, 10, 4442-4448.
203. Warshel, A. J. Phys. Chem. 1982, 86, 2218-2224.
204. Lee, F. S.; Chu, Z. T.; Bolger, M. B.; Warshel, A. Protein Eng. 1992, 5, 215-228.
205. Barone, V.; Cossi, M. J. Phys. Chem. A 1998, 102, 1995-2001.
206. Klamt, A.; Schüürmann, G. J. J. Chem. Soc., Perkin Trans. 2 1993, 5, 799-805.
207. Tomasi, J.; Mennucci, B.; Cancès, M. T. THEOCHEM 1991, 464, 464.
208. Cancès, M. T.; Mennucci, B.; Tomasi, J. J. Chem. Phys. 1997, 107, 3032-3041.
209. Mennucci, B.; Tomasi, J. J. Chem. Phys. 1997, 106, 5151-5158.
210. Mennucci, B.; Cancès, M. T.; Tomasi, J. J. Phys. Chem. B 1997, 101, 10506-10517.
211. Cossi, M.; Scalmani, G.; Rega, N.; Barone, V. J. Chem. Phys. 2002, 117, 43-54.
212. Florián, J.; Warshel, A. J. Phys. Chem. B 1999, 103, 10282-10288.
213. King, G.; Warshel, A. J. Chem. Phys. 1989, 91, 3647-3661.
214. Frisch, M. J.; Trucks, G. W.; Schlegel, H. B.; Scuseria, G. E.; Robb, M. A.; Cheeseman, J. R.; Montgomery, J., J. A.; 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, M.; Hada, M.; Ehara, K.; Toyota, R.; Fukuda, J.; Hasegawa, M.; Ishida, T.; Nakajima, Y.; Honda, Y.; Kitao, O.; Nakai, H.; Klene, M.; Li, X.; Knox, J. E.; Hratchian, H. P.; Cross, J. B.; Adacmo, C.; Jaramillo, J.; Gomperts, R.; Stratmann, R. E.; Yazyev, O.; Austin, A. J.; Cammi, R.; Pomelli, C.; Ochterski, J.; 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, Ö.; Malick, D. K.; Rabuck, A. D.; Clifford, K.; Cioslowki, 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. G.; Chen, W.; Wong, M. W.; Gonzalez, C.; Pople, J. A. Gaussian 03, revision C.02; 2004.
215. Adamo, C; Barone, V. J. Chem. Phys. 1998, 108, 664-675.
216. Besler, B. H.; Merz, K. M.; Kollman, P. A. J. Comput. Chem. 1990, 77, 431-439.
217. Haranczyk, M.; Gutowski, M. J. Chem. Inf. Model. 2007, 47, 686-694.
218. Deisenhofer, J.; Steigemann, W. Acta Crystallogr., Sect. B 1975, 31, 238-250.
219. Wütrich, K.; Wagner, G. J. Mol. Biol. 1979, 130, 1-18.
220. Wolfenden, R.; Andersson, L.; Cullis, P. M.; Southgate, C. B. Biochemistry 1981, 20, 849-855.
221. Dao-pin, S.; Anderson, D. E.; Baase, W. A.; Dahlquist, F. W.; Matthews, B. W. J. Mol. Biol. 1991, 1991, 11521-11529.
222. Sakane, S. Y.; Yezdimer, E. M.; Liu, W.; Barriocanal, J. A.; Doren, D. J.; Wood, R. H. J. Chem. Phys. 2000, 113, 2583-2593.
223. Boudaiffa, B.; Cloutier, P.; Hunting, D.; Huels, M.; Sanche, L. Science 2000, 287, 1658-1660.
224. Seidel, C. A. M.; Schulz, A.; Sauer, M. H. M. J. Phys. Chem. 1996, 100, 5541-5553.
225. Aflatooni, K.; Gallup, G. A.; Burrow, P. D. J. Phys. Chem. A 1998, 102, 6205-6207.
226. Periquet, V.; Moreau, A.; Carles, S.; Schermann, J. P.; Desfrancois, C. J. Electron Spectrosc. Relat. Phenom. 2000, 106, 141-151.
227. Li, X.; Cai, Z.; Sevilla, M. D. J. Phys. Chem. A 2002, 106, 1596-1603.
228. Wesolowski, S. S.; Leininger, M. L.; Pentchew, P. N.; Schaeder, H. F. I. J. Am. Chem. Soc. 2001, 123, 4023-4028.
229. Dolgunitcheva, O.; Zakrewski, V. G.; Ortiz, J. V. J. Phys. Chem. A 2001, 105, 8782-8786.
230. Tonzani, S.; Greene, C. H. J. Chem. Phys. 2006, 124, 054312.
231. Ptasinska, S.; Denifl, S.; Mroz, B.; Probst, M.; Grill, V.; Illenberger, E.; Scheier, P.; Mark, T. D. Bond selective dissociative electron attachment to thymine. 2005, 124, 124302.
232. Abdoul-Carime, H.; Gohlke, S.; Illenberger, E. Phys. Rev. Lett. 2004, 92, 168103.
233. Zakjevskii, V. V.; King, S. J.; Dolgounitcheva, O.; Zakrewski, V. G.; Ortiz, J. V. 2006, 128, 13350-13351.
234. Bachorz, R. A.; Rak, J.; Gutowski, M. Phys. Chem. Chem. Phys. 2005, 7, 2116-2125.
235. Haranczyk, M.; Rak, J.; Gutowski, M. J. Phys. Chem. A 2005, 109, 11495-15503.
236. Bachorz, R. A.; Klopper, W.; Gutowski, M. J. Chem. Phys. 2007, 126, 085101.
237. Warshel, A.; Parson, W. W. Annu. Rev. Phys. Chem. 1991, 42, 279-309.
238. Parson, W. W.; Warshel, A. Q. Rev. Biophys. 2001, 34, 563-679.
239. Stephens, P. J.; Jollie, D. R.; Warshel, A. Chem. Rev. 1996, 96, 2491-2514.
240. Han, W. G.; Lovell, T.; Noodleman, L. Inorg. Chem. 2002, 41, 205-218.
241. Rustad, J. R.; Rosso, K. M.; Felmy, A. R. J. Chem. Phys. 2004, 120, 7607-7615.
242. Blumberger, J.; Sprik, M. Theor. Chem. Acc. 2006, 115, 113-126.
243. Churg, A. K.; Warshel, A. Biochemistry 1986, 25, 1675-1681.
244. Jensen, G. M.; Bunte, S. W.; Warshel, A.; Goodin, D. B. J. Phys. Chem. B 1998, 102, 8221-8228.
245. Newton, M. D. Coord. Chem. Rev. 2003, 238, 167-185.
246. Cascella, M.; Magistrate, A.; Tavernelli, I.; Carloni, P.; Rothlisberger, U. Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 2006, 103, 19641-19646.
247. Blumberger, J.; Klein, M. L. J. Am. Chem. Soc. 2006, 128, 13854-13867.
248. Warshel, A.; Creighton, S.; Parson, W. W. J. Phys. Chem. 1988, 92, 2696.
249. Westheimer, F. H. Chem. Rev. 1981, 64, 317-352.
250. Cleland, W. W.; Hengge, A. C. Chem. Rev. 2006, 106, 3252-3278.
251. Vetter, I. R.; Wittinghofer, A. Q. Rev. Biophys. 1999, 32, 1-56.
252. Hengge, A. Adv. Phys. Org. Chem. 2005, 40, 49.
253. Aqvist, J.; Kolmodin, K.; Florian, J.; Warshel, A. Chem. Biol. 1999, 6, R71-R80.
254. Friedman, J. M.; Freeman, S.; Knowles, J. R. J. Am. Chem. Soc. 1988, 110, 1268-1275.
255. Kirby, J. A.; Jencks, W. P. J. Am. Chem. Soc. 1965, 87, 3209-3216.
256. Kirby, J. A.; Varvoglis, A. G. J. Am. Chem. Soc. 1967, 89, 415-423.
257. Florian, J.; Aqvist, J.; Warshel, A. J. Am. Chem. Soc. 1998, 120, 11524-11525.
258. Florian, J.; Warshel, A. J. Am. Chem. Soc. 1997, 119, 4458-4472.
259. Mercero, J. M.; Barrett, P.; Lam, C. W.; Fowler, J. E.; Ugalde, J. M.; Pedersen, L. G. J. Comput. Chem. 2000, 21, 43-51.
260. Liu, Y.; Gregersen, A.; Hengge, A.; York, D. M. Biochemistry 2006, 45, 10043-10053.
261. Liu, Y.; Gregersen, B. A.; Lopez, X.; York, D. M. J. Phys. Chem. B 2006, 109, 19987-20003.
262. Rosta, E.; Kamerlin, S. C. L.; Warshel, A. Biochemistry 2008, 47, 3725-3735.
263. Kamerlin, S. C. L.; Wilkie, J. Org. Biomol. Chem. 2007, 5, 2098-2108.
264. Karaerlin, S. C. L.; Florian, J.; Warshel, A. Chem. Phys. Chem., in press.
265. Kamerlin, S. C. L.; Williams, N. H.; Warshel, A. J. Org. Chem., in press.
266. Lopez, X.; Dejaegere, A.; Leclerc, F.; York, D. M.; Karplus, M. J. Phys. Chem. B 2006, 110, 11525-11539.
267. Barnes, J. A.; Wilkie, J.; Williams, I. H. J. Chem. Soc, Faraday Trans. 1994, 90, 1709-1714.
268. Ba-Saif, S. A.; Davis, A. M.; Williams, A. J. J. Org. Chem. 1989, 54.
269. Radhakrishnan, R.; Schlick, T. J. Am. Chem. Soc. 2005, 127, 13245-13252.
270. Radhakrishnan, R.; Schlick, T. Biochem. Biophys. Res. Commun. 2006, 350, 521-529.
271. Bojin, M. D. S.; T., J. Phys. Chem. B 2007, 111, 11244-11252.
272. Burley, S. K.; Alsmo, S.; Bonanno, J. B.; Capel, M; Chance, M. R.; Gaasterland, T.; Lin, D.; Sali, A.: Studier, F. W.; Swaminathan, S. Nat. Genet. 1999, 23, 151-157.
273. Jones, S.; Thornton, J. M. Curr. Opin. Chem. Biol. 2004, 8, 3-7.
274. Whisstock, J. C; Lesk, A. M. Q. Rev. Biophys. 2003, 2005, 307-340.
275. Schaefer, P.; Riccardi, D.; Cui, Q. J. Chem. Phys. 2005, 123, 014905.
276. Gao, J.; Alhambra, C. J. Chem. Phys. 1997, 107, 1212-1217.
277. Gregersen, A.; York, D. M. J. Phys. Chem. B 2005, 109, 536-556.
278. Warshel, A. J. Phys. Chem. 1979, 83, 1640-1652.
279. Rashin, A. A. 1990, 94, 1725-1733.
280. Cramer, C. J.; Truhlar, D. G. J. Am. Chem. Soc. 1991, 113, 8305-8311.
281. Jorgensen, W. L.; Briggs, J. M. J. Am. Chem. Soc. 1989, 111, 4190-4197.
282. You, T. J.; Bashford, D. Biophys. J. 1995, 69, 1721-1733.
283. Yang, A.-S.; Gunner, M. R.; Sampogna, R.; Sharp, K.; Honig, B. Proteins: Struct., Funct., Genet. 1993, 15, 252-265.
284. Antosiewicz, J.; McCammon. J. A.; Gilson, M. K. J. Mol. Biol. 1994, 238, 415-436.
285. Allewell, N. M.; Oberoi, H. Methods Enzymol. 1991, 202, 3-19.
286. Sham, Y. Y.; Chu, Z. T.; Warshel, A. J. Phys. Chem. B 1997, 101, 4458-4472.
287. Bashford, D.; Karplus, M. Biochemistry 1990, 29, 10219-10225.
288. Ghosh, N.; Cui, Q. J. Phys. Chem. B 2008, 112, 8387-8397.
289. Kato, M.; Warshel, A. J. Phys. Chem. B 2006, 110, 11566-11570.
290. Fitch, C. A.; Karp, D. A.; Lee, K. K.; Stites, W. E.; Lattman, E. E.; Garcia-Moreno, E. B. Biophys. J. 2002, 82, 3289-3304.
291. Denisov, V. P.; Schlessman, J. L.; Halle, B.; Garcia-Moreno, E. B. Biophys. J. 2004, 87, 3982-3994.
292. Karp, D. A.; Gittis, A. G.; Stahley, M. R.; Fitch, C. A.; Stites, W. E.; Garcia-Moreno, E. B. Biophys. J. 2007, 92, 2041-53.
293. Harms, M. J.; Schlessman, J. L.; Chimenti, M. S.; Sue, G. R.; Damjanovic, A.; Garcia-Moreno, E. B. Protein Sci., in press.
294. Sharma, P. K.; Xiang, Y.; Kato, M.; Warshel, A. Biochemistry 2005, 44, 11307-11314.
295. Nissen, P.; Hansen, J.; Ban, N.; Moore, P. B.; Steitz, T. A. Science 2000, 289, 920-930.
296. Borman, S. Chem. Eng. News 2004, 82, 29-30.
297. Katunin, V. I.; Muth, G. W.; Strobel, S. A.; Wintermeyer, W.; Rodnina, M. V. Mol. Cell 2002, 10, 339-346.
298. Sievers, A.; Beringer, M.; Rodnina, M. V.; Wolfenden, R. Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 2004, 101, 7897-7901.
299. Gregory, S. T.; Dahlberg, A. E. Nat. Struct. Mol. Biol. 2004, 11, 586-587.
300. Weniger, J. S.; Parnell, K. M.; Dorner, S.; Green, R.; Strobel, S. A. Nat. Struct. Mol. Biol. 2004, 11, 1101-1106.
301. Zhang, L.: Daiqian, X.; Dingguo, X.; Guo, H. Chem. Commun. 2007, 1638-1640.
302. Liu, Y.; Gregersen, B. A.; Hengge, A.; York, D. M. Biochemistry 2006, 24708-24719.
303. Im, W.; Roux, B. J. Chem. Phys. 2001, 115, 4850-4861.
304. Hu, C.-H.; Brinck, T. J. Phys. Chem. A 1999, 103. 5379-5386.
305. Alden, R. G.; Parson, W. W.; Chu, Z. T.; Warshel, A. J. Am. Chem. Soc. 1995, 117, 12284-12298.
306. Warshel, A.; Creighton, S. Microscopic free energy calculations of solvated macromolecules as a primary structure-function correlator and the MOLARIS program; ESCOM: Leiden, The Netherlands, 1989.