Challenges and perspectives in biomolecular simulations: From the atomistic picture to multiscale modeling

Chimia

Volumn 63, Issue 1-2, 2009, Pages 14-18

  Cascella, Michele ^a   Peraro, Matteo Dal ^b  

^a UNIVERSITY OF BERN   (Switzerland)

^b Chemical Engineering and Biochemistry Section   (Switzerland)

Author keywords

Coarse grained; Molecular dynamics; Molecular simulation; Multiscale modeling

Indexed keywords

EID: 62349128375     PISSN: 00094293     EISSN: None     Source Type: Journal    
DOI: 10.2533/chimia.2009.14     Document Type: Review

References (85)

1. M. Karplus, J. A. McCammon. Nat. Struct. Biol. 2002, 9, 646.
2. M. L. Klein, W. Shinoda, Science 2008, 321, 798.
3. N. Go, H. Taketomi, Proc. Natl. Acad. Sci. USA 1978, 75, 559.
4. S. J. Marrink, H. J. Risselada, S. Yefimov, D. P. Tieleman, A. H. de Vries, J. Phys. Chenu B 2007, 111, 7812.
5. L. Monticelli, S. K. Kandasamy, X. Periole, R. G. Larson, D. P. Tieleman, S. J. Marrink, J. Chem. Theory Comput. 2008, 4, 819.
6. W. G. Noid, J. W. Chu, G. S. Ayton, V. Krishna, S. Izvekov, G. A. Voth, A. Das, H. C. Andersen, J. Chem. Phys. 2008, 128, 244114.
7. W. G. Noid, P. Liu, Y. Wang, J. W. Chu, G. S. Ayton, S. Izvekov, H. C. Andersen, G. A. Voth, J. Chem Phys. 2008, 128, 244115.
8. J. C. Shelley, M. Y. Shelley, R. C. Reeder, S. Bandyopadhyay, M. L. Klein, J. Phys. Chem. B 2001, 105, 4464.
9. J. C. Shelley, M. Y. Shelley, R. C. Reeder, S. Bandyopadhyay, P. B. Moore, M. L. Klein, J. Phys. Chem B 2001, 105, 9785.
10. E. Villa, A. Balaeff, K. Schulten, Proc. Natl. Acad. Sci USA 2005, 102, 6783.
11. J. Zhou, I. F. Thorpe, S. Izvekov, G. A. Voth, Biophys. J. 2007, 92, 4289.
12. G. S. Ayton, W. G. Noid, G. A. Voth, Curr. Opin. Struc. Biol. 2007, 17, 192.
13. P. J. Bond, C. L. Wee, M. S. P. Sansom, Biochemistry 2008, 47, 11321.
14. T. Carpenter, P. J. Bond, S. Khalid, M. S. P. Sansom, Biophys. J. 2008, 95, 3790.
15. J. W. Chu, G. A. Voth, Proc. Natl. Acad. Sci. USA 2005, 102, 13111.
16. L. Thogersen, B. Schiott, T. Vosegaard, N. C. Nielsen, E. Tajkhorshid, Biophys. J. 2008, 95, 4337.
17. V. Tozzini, Curr: Opin. Struc. Biol. 2005, 15, 144.
18. W. Treptow, S. J. Marrink, M. Tarek, J. Phys. Chem. B 2008, 112, 3277.
19. S. Yelimov, E. van der Giessen, P. R. Onck, S. J. Marrink, Biophys. J. 2008, 94, 2994.
20. A. Arkhipov, Y. Yin, K. Schulten, Biophys. J. 2008, 95, 2806.
21. L. Delle Site, C. F. Abrams, A. Alavi, K. Kremer, Phys. Rev. Lett. 2002, 89, 156103.
22. A. Heyden, D. G. Truhlar, J. Chem. Theory Comput. 2008, 4, 217.
23. S. Izvekov, M. Parrinello, C. J. Burnham, G. A. Voth, G. J. Chem. Phys. 2004, 120, 10896.
24. P. Liu, Q. Shi, E. Lyman, G. A. Voth, J. Chem. Phys. 2008, 129, 214103.
25. P. Liu, G. A. Voth, J. Chem. Phys. 2007, 126, 045106.
26. E. Lyman, F. M. Ytreberg, D. M. Zuckerman, Phys. Rev. Lett. 2006, 96, 028105.
27. E. Lyman, D. M. Zuckerman, J. Chem. Theory Comput. 2006, 2, 656.
28. M. Neri, C. Anselmi, M. Cascella, A. Maritan, P. Carloni, Phys. Rev. Lett. 2005, 95, 218102.
29. M. Praprotnik, L. Delle Site, K. Kremer, Ann. Rev. Phys. Chem. 2008, 59, 545.
30. M. Praprotnik, L. Delle Site, K. Kremer, J. Chem. Phys. 2005, 123, 224106.
31. P. Sherwood, B. R. Brooks, M. S. P. Sansom, Cun: Opin. Struc. Biol. 2008, 18, 630.
32. I. F. Thorpe, J. Zhou, G. A. Voth, J. Phys. Chem. B 2008, 112, 13079.
33. B. Ensing, S. O. Nielsen, P. B. Moore, M. L. Klein, M. Parrinello, J. Chem. Theory Comput. 2007, 3, 1100.
34. Q. Shi, S. Izvekov, G. A. Voth, J. Phys. Chem. B 2006, 110, 15045.
35. E. Villa, A. Balaeff, L. Mahadevan, K. Schulten, Multiscale Model. Sim. 2004, 2, 527.
36. A. N. Lupas, J. Struct. Biol. 2008, 163, 254.
37. NAMD Scalable Molecular Dynamics. http://www.ks.uiuc.edu/Research/ namd/.
38. Gromacs: fast, free and flexible MD. http://www.gromacs.org.
39. LAMMPS Molecular Dynamics Simulator. http://lammps.sandia.gov./
40. The Amber molecular Dynamics Package. http://ambermd.org/.
41. CHARMM Chemistry at HARvard Macromolecular Mechanics. http://www.charmm.orgl.
42. S. J. Marrink, A. E. Mark, J. Am. Chem. Soc. 2003, 125, 11144.
43. R. A. Bockmann, B. L. de Groot, S. Kakorin, E. Neumann, H. Grubmuller, Biophys. J. 2008, 95, 1837.
44. P. L. Freddolino, A. S. Arkhipov, S. B. Larson, A. McPherson, K. Schulten, Structure 2006, 14, 437.
45. A. Arkhipov, P. L. Freddolino, K. Schulten, Structure 2006, 14, 1767.
46. V. S. Reddy, H. A. Giesing, R. T. Morton, A. Kumar, C. B. Post, C. L. Brooks, I. E. Johnson, in 'Energetics of quasiequivalence: Computational analysis of protein-protein interactions in icosahedral viruses', Symposium on Quasi-Equivalence - Motion and Adaptability in Eiving Molecules in Honor of Donald L D Caspar, Tallahassee, Florida, Jan 10-11; Tallahassee, Florida, 1997, pp 546-558.
47. F. Tama, C. L. Brooks, J. Mol. Biol. 2005, 345, 299.
48. H. L. Wang, X. L. Cheng, P. Taylor, J. A. McCammon, S. M. Sine, PLoS Comput. Biol. 2008, 4, e41.
49. V. Vasquez, M. Sotomayor, J. Cordero-Morales, K. Schulten, E. Perozo, Science 2008, 321, 1210.
50. F. Tama, O. Miyashita, C. L. Brooks, J. Mol. Biol. 2004, 337, 985.
51. F. Tama, M. Valle, J. Frank, C. L. Brooks, Proc. Natl. Acad. Sci. USA 2003, 100, 9319.
52. L. G. Trabuco, E. Villa, K. Mitra, J. Frank, K. Schulten, Structure 2008, 16, 673.
53. E. Villa, J. Sengupta, L. G. Trabuco, J. Lebarron, W. T. Baxter, T. R. Shaikh, R. A. Grassucci, P. Nissen, M. Ehrenberg, K. Schulten, J. Frank, Proc. Natl. Acad. Sci. USA 2009, published online doi: 10.1071/pnes.0811370106.
54. R. Affentranger, I. Tavernelli, E. E. Di Iorio, J. Chem. Theory Comput. 2006, 2, 217.
55. A. Barducci, G. Bussi, M. Parrinello, Phys. Rev. Lett. 2008, 100, 020603.
56. M. Bonomi, M. D. Branduardi, F. L. Gervasio, M. Parrinello, J. Am. Chem. Soc. 2008, 130, 13938.
57. G. Bussi, F. L. Gervasio, A. Eaio, M. Parrinello. J. Am. Chem. Soc. 2006, 128, 13435.
58. C.A.F. de Oliveira, D. Hamelberg, J.A. Mc-Cammon, J. Chem. Theory Comput. 2008, 4, 1516.
59. M. Fajer, D. Hamelberg, J. A. McCammon, J. Chem. Theory Comput. 2008, 4, 1565.
60. A. Laio, M. Parrinello, Proc. Natl Acad. Sci. USA 2002, 99, 12562.
61. A. Okur, D. R. Roe, G. L. Cui, V. Hornak, C. Simmerling, J. Chem. Theory Comput. 2007, 3, 557.
62. M. Levitt, A. Warshel, Nature 1975, 253, 694.
63. D. L. Ensign, P. M. Kasson, V. S. Pande, J. Mol. Biol. 2007, 374, 806.
64. S. Piana, A. Laio, Phys. Rev. Lett. 2008, 101, 208101.
65. S. Piana, A. Laio, F. Marinelli, M. Van Troys, D. Bourry, C. Ampe, J. C. Martins. J. Mol. Biol. 2008, 375, 460.
66. P. L. Freddolino, F. Liu, M. Gruebele, K. Schulten, Biophys. J. 2008, 94, L75.
67. S. Piana, A. Laio, J. Phys. Chem. B 2007, 111, 4553.
68. V. Hornak, R. Abel, A. Okur, B. Strockbine, A. Roitberg, C. Simmerling, Proteins 2006, 65, 712.
69. A. Perez, I. Marchan, D. Svozil, J. Sponer, T. E. Cheatham III, C. A. Laughton, M. Orozco, Biophys. J. 2007, 92, 3817.
70. S. Tanaka, H. A. Scheraga, Macromolecules 1976, 9, 142.
71. W. Shinoda, R. DeVane, M. L. Klein, Soft Matter 2008, 4, 2454.
72. W. Shinoda, R. DeVane, M. L. Klein. Mol. Simulat. 2007, 33, 27.
73. S. J. Marrink, J. Risselada, A. E. Mark, Chem. Phys. Lipids 2005, 135, 223.
74. X. Periole, T. Huber, S. J. Marrink, T. P. Sakmar, J. Am. Chem. Soc. 2007, 129, 10126.
75. H. J. Risselada, A. E. Mark, S. J. Marrink, J. Phys. Chem. B 2008, 112, 7438.
76. H. J. Risselada, S. J. Marrink, Proc. Natl. Acad. Sci. USA 2008, 105, 17367.
77. F. Trovato, V. Tozzini, J. Phys. Chem. B 2008, 112, 13197.
78. K. Voltz, J. Trylska, V. Tozzini, V. Kurkal-Siebert, J. Langowski, J. Smith, J. Comput. Chem. 2008, 29, 1429.
79. J. Trylska, V. Tozzini, C. A. Chang, J. A. McCammon, Biophys. J. 2007, 92, 4179.
80. A. Arkhipov, P. L. Freddolino, K. Imada, K. Namba, K. Schulten, Biophys. J. 2006, 91, 4589.
81. A. Y. Shih, I. G. Denisov, J. C. Phillips, S. G. Sligar, K. Schulten, Biophys. J. 2005, 88, 548.
82. F. Alber, S. Dokudovskaya, L. M. Veenhoff, W. H. Zhang, J. Kipper, D. Devos, A. Suprapto, O. Karni-Schmidt, R. Williams, B. T. Chait, A. Sali, M. P. Rout, Nature 2007, 450, 695.
83. F. Alber, S. Dokudovskaya, L. M. Veenhoff, W. Z. Zhang, J. Kipper, D. Devos, A. Suprapto, O. Karni-Schmidt, R. Williams, B. T. Chait, M. P. Rout, A. Sali, Nature 2007, 450, 683.
84. A. Warshel, P. K. Sharma, M. Kato, Y. Xiang, H. Liu, M. H. M. Olsson., Chem. Rev. 2006, 106, 3210.
85. M. Cascella, M. A. Neri, P. Carloni, M. Dal Peraro, J. Chem. Theory Comput. 2008, 4, 1378.