A general boundary potential for hybrid QM/MM simulations of solvated biomolecular systems

Journal of Chemical Theory and Computation

Volumn 5, Issue 11, 2009, Pages 3114-3128

  Benighaus, Tobias ^a   Thiel, Walter ^a  

^a MAX PLANCK INSTITUT FÜR KOHLENFORSCHUNG   (Germany)

Author keywords

[No Author keywords available]

Indexed keywords

EID: 73949146090     PISSN: 15499618     EISSN: None     Source Type: Journal    
DOI: 10.1021/ct900437b     Document Type: Article

References (103)

1. Hu, H.; Yang, W. Annu. Rev. Phys. Chem. 2008, 59, 573-601.
2. Zhang, Y.; Liu, H.; Yang, W. J. Chem. Phys. 2000, 112, 3483-3492.
3. Cisneros, G. A.; Liu, H.; Zhang, Y.; Yang, W. J. Am. Chem. Soc. 2003, 125, 10384-10393.
4. Ridder, L.; Rietjens, I. M. C. M.; Vervoort, J.; Mulholland, A. J. J. Am. Chem. Soc. 2002, 124, 9926-9936.
5. Kaminski, G. A.; Jorgensen, W. L. J. Phys. Chem. B 1998, 102, 1787-1796.
6. Acevedo, O.; Jorgensen, W. L.; Evanseck, J. D. J. Chem. Theory Comput. 2007, 3, 132-138.
7. Rod, T. H.; Ryde, U. J. Chem. Theory Comput. 2005, 1, 1240-1251.
8. Strajbl, M.; Hong, G.; Warshel, A. J. Phys. Chem. B 2002, 106, 13333-13343.
9. Senn, H. M.; Thiel, S.; Thiel, W. J. Chem. Theory Comput. 2005, 1, 494-505.
10. Kästner, J.; Senn, H. M.; Thiel, S.; Otte, N.; Thiel, W. J. Chem. Theory Comput. 2006, 2, 452-461.
11. Senn, H. M.; Thiel, W. Top. Curr. Chem. 2007, 268, 173-290.
12. Senn, H. M.; Thiel, W. Angew. Chem., Int. Ed. 2009, 48, 1198-1229.
13. Warshel, A.; Papazyan, A. Curr. Opin. Struct. Biol. 1998, 2, 211-217.
14. Sagui, C.; Darden, T. A. Annu. Rev. Biophys. Struct. 1999, 28, 155-179.
15. Davis, M. E.; McCammon, J. A. Chem. Rev. 1990, 90, 509-521.
16. Garcia-Viloca, M.; Gao, J.; Karplus, M.; Truhlar, D. G. Science 2004, 303, 186-195.
17. Nam, K.; Gao, J.; York, D. M. J. Chem. Theory Comput. 2005, 1, 2-13.
18. Gao, J.; Alhambra, C. J. Chem. Phys. 1997, 107, 1212-1217.
19. Walker, R. C.; Crowley, M. F.; Case, D. A. J. Comput. Chem. 2008, 29, 1019-1031.
20. Schaefer, P.; Riccardi, D.; Cui, Q. J. Chem. Phys. 2005, 123, 014905/1-14.
21. Benighaus, T.; Thiel, W. J. Chem. Theory Comp. 2008, 4, 1600-1609.
22. Friedman, H. L. Mol. Phys. 1975, 29, 1533-1543.
23. Wang, L.; Hermans, J. J. Phys. Chem. 1995, 99, 12001-12007.
24. Berkowitz, M.; McCammon, J. A. Chem. Phys. Lett. 1982, 90, 215-217.
25. Brooks, III, C. L.; Karplus, M. J. Chem. Phys. 1983, 79, 6312-6325.
26. Brunger, A.; Brooks, III, C. L.; Karplus, M. Chem. Phys. Lett. 1984, 105, 495-500.
27. Brunger, A.; Brooks, III, C. L.; Karplus, M. Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 1985, 82, 8458-8462.
28. Lee, F. S.; Warshel, A. J. Chem. Phys. 1992, 97, 3100-3107.
29. Alper, H.; Levy, R. M. J. Chem. Phys. 1993, 99, 9847-9852.
30. Essex, J. W.; Jorgensen, W. L. J. Comput. Chem. 1995, 16, 951-972.
31. Warshel, A.; King, G. Chem. Phys. Lett. 1985, 121, 124-129.
32. Tironi, I. G.; Sperb, R.; Smith, P. E.; van Gunsteren, W. F. J. Chem. Phys. 1995, 102, 5451-5459.
33. Beglov, D.; Roux, B. J. Chem. Phys. 1994, 100, 9050-9063.
34. Im, W.; Bernèche, S.; Roux, B. J. Chem. Phys. 2001, 114, 2924-2937.
35. Banavali, N. K.; Im, W.; Roux, B. J. Chem. Phys. 2002, 117, 7381-7388.
36. Elstner, M.; Porezag, D.; Jungnickel, G.; Elstner, J.; Haugk, M.; Frauenheim, T.; Suhai, T.; Seifert, G. Phys. Rev. B 1998, 58, 7260-7268.
37. König, P. H.; Ghosh, N.; Hoffmann, M.; Elstner, M.; Tajkhorshid, E.; Frauenheim, T.; Cui, Q. J. Phys. Chem. A 2006, 110, 548-563.
38. Ma, L.; Cui, Q. J. Am. Chem. Soc. 2007, 129, 10261-10268.
39. Zhu, X.; Jethiray, A.; Cui, Q. J. Chem. Theory Comput. 2007, 3, 1538-1549.
40. Riccardi, D.; König, P.; Prat-Resina, X.; Yu, H.; Elstner, M.; Frauenheim, T.; Cui, Q. J. Am. Chem. Soc. 2006, 128, 16302-16311.
41. Riccardi, D.; Schaefer, P.; Cui, Q. J. Phys. Chem. B 2005, 109, 17715-17733.
42. Chandrasekhar, J.; Smith, S. F.; Jorgensen, W. L. J. Am. Chem. Soc. 1984, 106, 3049-3059.
43. Chandrasekhar, J.; Jorgensen, W. L. J. Am. Chem. Soc. 1985, 107, 2974-2975.
44. Jorgensen, W. L. Acc. Chem. Res. 1989, 22, 184-189.
45. Chandrasekhar, J.; Smith, S. F.; Jorgensen, W. L. J. Am. Chem. Soc. 1985, 107, 154-163.
46. Kuhn, B.; Kollmann, P. A. J. Am. Chem. Soc. 2000, 122, 2586-2596.
47. Kollmann, P. A.; Kuhn, B.; Donini, O.; Perakyla, M.; Stanton, R.; Bakowies, D. Acc. Chem. Res. 2001, 34, 72-79.
48. Bentzien, J.; Mueller, R. P.; Floriá, J.; Warshel, A. J. Phys. Chem. B 1998, 102, 2293-2301.
49. Olsson, M. H. M.; Hong, G.; Warshel, A. J. Am. Chem. Soc. 2003, 125, 5025-5039.
50. Warshel, A. Annu. Rev. Biophys. Biomol. Struct. 2003, 32, 425-443.
51. Zwanzig, R. W. J. Chem. Phys. 1954, 22, 1420-1426.
52. Cisneros, G. A.; Wang, M.; Silinski, P.; Fitzgerald, M. C.; Yang, W. Biochemistry 2004, 43, 6885-6892.
53. Wang, M.; Lu, Z.; Yang, W. J. Chem. Phys. 2004, 121, 101-107.
54. Donini, O.; Darden, T.; Kollman, P. A. J. Am. Chem. Soc. 2000, 122, 12270-12280.
55. Klapper, I.; Hagstrom, R.; Fine, R.; Sharp, K.; Honig, B. Proteins 1986, 1, 47-59.
56. Sherwood, P.; et al. J. Mol. Struct. (THEOCHEM) 2003, 632, 1-28.
57. Mulliken, R. S. J. Chem. Phys. 1962, 36, 3428-3439.
58. Tannor, D. J.; Marten, B.; Murphy, R.; Friesner, R. A.; Sitkoff, D.; Nicholls, A.; Honig, B.; Ringnalda, M.; Goddard, W. A. J. Am. Chem. Soc. 1994, 116, 11875-11882.
59. Hayik, S. A.; Liao, N.; Merz, K. M. J. Chem. Theory Comput. 2008, 4, 1200-1207.
60. Im, W.; Beglov, D.; Roux, B. Comput. Phys. Commun. 1998, 111, 59-75.
61. Bakowies, D.; Thiel, W. J. Phys. Chem. 1996, 100, 10580-10594.
62. Jensen, F. Transition State Theory and Statistical Mechanics. In Introduction to Computational Chemistry; John Wiley & Sons: Chichester; England, 1999; pp 301-304.
63. ChemShell. http://www.chemshell.org (accessed August 14, 2009).
64. Thiel, W. MNDO2004; Max-Planck-Institut für Kohlenforschung: Mülheim an der Ruhr, Germany, 2004.
65. Ahlrichs, R.; Bär, M.; Häser, M.; Horn, H.; Kölmel, C. Chem. Phys. Lett. 1989, 162, 165-169.
66. Smith, W.; Forester, T. J. Mol. Graph. 1996, 14, 136-141.
67. MacKerell, A. D.; et al. J. Phys. Chem. B 1998, 102, 3586-3616.
68. Billeter, S. R.; Turner, A. J.; Thiel, W. Phys. Chem. Chem. Phys. 2000, 2, 2177-2186.
69. Press, W. H.; Flannery, B. P.; Teukolsky, S. A.; Vetterlig, W. T. Partial Differential Equations.InNumerical Recipes in C; Cambridge University Press: Cambridge, England, 1988; pp 673-680.
70. Nicholls, A.; Honig, B. J. Comput. Chem. 1991, 12, 435-445.
71. Im, W.; Seefeld, S.; Roux, B. Biophys. J. 2000, 79, 788-801.
72. Nosé, S. J. Chem. Phys. 1984, 81, 511-519.
73. Nosé, S. Mol. Phys. 1984, 52, 255-268.
74. Hoover, W. G. Phys. Rev. A 1985, 31, 1695-1697.
75. Martyna, G. J.; Klein, M. L.; Tuckerman, M. J. Chem. Phys. 1992, 97, 2635-2643.
76. Ryckaert, J.-P.; Ciccotti, G.; Berendsen, H. J. C. J. Comput. Phys. 1977, 23, 327-341.
77. Bandyopadhyay, P.; Gordon, M. S. J. Chem. Phys. 2000, 113, 1104-1109.
78. Bandyopadhyay, P.; Gordon, M. S.; Mennucci, B.; Tomasi, J. J. Chem. Phys. 2002, 116, 5023-5032.
79. Gontrani, L.; Mennucci, B.; Tomasi, J. J. Mol. Struct. (THEOCHEM) 2000, 500, 113-127.
80. Cui, Q. J. Chem. Phys. 2002, 117, 4720-4728.
81. Claeyssens, F.; Harvey, J. N.; Manby, F. R.; Mata, R. A.; Mulholland, A. J.; Ranaghan, K. E.; Schütz, M.; Thiel, S.; Thiel, W.; Werner, H.-J. Angew. Chem., Int. Ed. 2006, 45, 6856-6859.
82. Mata, R. A.; Werner, H.-J.; Thiel, S.; Thiel, W. J. Chem. Phys. 2008, 128, 025104/1-8.
83. Ridder, L.; Mulholland, A. J.; Vervoort, J.; Rietjens, I. M. C. M. J. Am. Chem. Soc. 1998, 120, 7641-7642.
84. Ridder, L.; Harvey, J. N.; Rietjens, I. M. C. M.; Vervoort, J.; Mulholland, A. J. J. Phys. Chem. B 2003, 107, 2118-2126.
85. Billeter, S. R.; Hanser, C. F. W.; Mordasini, T. Z.; Scholten, M.; Thiel, W.; van Gunsteren, W. F. Phys. Chem. Chem. Phys. 2001, 3, 688-695.
86. Shaik, S.; Kumar, D.; de Visser, S. P.; Altun, A.; Thiel, W. Chem. Rev. 2005, 105, 2279-2328.
87. Shaik, S.; Cohen, S.; Wang, Y.; Chen, H.; Kumar, D.; Thiel, W. Chem. Rev. ASAP article, DOI: 10.1021/cr900121s.
88. Altun, A.; Thiel, W. J. Phys. Chem. B 2005, 109, 1268-1280.
89. Woo, H.-J.; Dinner, A. R.; Roux, B. J. Chem. Phys. 2004, 121, 6392-6400.
90. Deng, Y.; Roux, B. J. Chem. Phys. 2008, 128, 115103/ 1-8.
91. Brooks, B. R.; Bruccoleri, R. E.; Olafson, B. D.; States, D. J.; Swaminathan, S.; Karplus, M. J. Comput. Chem. 1983, 4, 187-217.
92. Dewar, M. J. S.; Zoebisch, E. G.; Healy, E. F.; Stewart, J. J. P. J. Am. Chem. Soc. 1985, 107, 3902-3909.
93. Gilson, M. K.; Sharp, K. A.; Honig, B. H. J. Comput. Chem. 1987, 9, 327-335.
94. Becke, A. D. Phys. Rev. A 1988, 38, 3098-3100.
95. Lee, C.; Yang, W.; Parr, R. G. Phys. Rev. B 1988, 37, 785-789.
96. Becke, A. D. J. Chem. Phys. 1993, 98, 5648-5652.
97. Schäfer, A.; Horn, H.; Ahlrichs, R. J. Chem. Phys. 1992, 97, 2571-2577.
98. Schäfer, A.; Huber, C.; Ahlrichs, R. J. Chem. Phys. 1994, 100, 5829-5835.
99. Schlichting, I.; Berendzen, J.; Chu, K.; Stock, A. M.; Maves, S. A.; Benson, D. E.; Sweet, R. M.; Ringe, D.; Petsko, G. A.; Sligar, S. G. Science 2000, 287, 1615-1622.
100. Becke, A. D. J. Chem. Phys. 1993, 98, 1372-1377.
101. Wachters, A. J. H. J. Chem. Phys. 1970, 52, 1033-1036.
102. Hay, P. J. J. Chem. Phys. 1977, 66, 4377-4384.
103. Bauschlicher, C. W., Jr.; Langhoff, S. R.; Partridge, H.; Barnes, L. A. J. Chem. Phys. 1989, 91, 2399-2411.