Temperature dependence of protein dynamics simulated with three different water models

Journal of Chemical Theory and Computation

Volumn 6, Issue 4, 2010, Pages 1390-1400

  Glass, Dennis C ^a   Krishnan, Marimuthu ^a   Nutt, David R ^b   Smith, Jeremy C ^a  

^a OAK RIDGE NATIONAL LABORATORY   (United States)

^b UNIVERSITY OF READING   (United Kingdom)

Author keywords

[No Author keywords available]

Indexed keywords

EID: 77951131045     PISSN: 15499618     EISSN: 15499626     Source Type: Journal    
DOI: 10.1021/ct9006508     Document Type: Article

References (128)

1. Finney, J. L. J. Mol. Liq. 2001, 90, 303-312
2. Chaplin, M. Nat. Rev. Mol. Cell Biol. 2006, 7, 861-866
3. Kauzmann, W. Adv. Protein Chem. 1959, 14, 1-63
4. Dill, K. Biochemistry 1990, 29, 7133-7155
5. Halle, B. Philos. Trans. R. Soc. London, Ser. B 2004, 359, 1207-1224
6. Paciaroni, A.; Cinelli, S.; Cornicchi, E.; Francesco, A.; Onori, G. Chem. Phys. Lett. 2005, 410, 400-403
7. Nakasako, M. Philos. Trans. R. Soc. London, Ser. B 2004, 359, 1191-1206
8. Oleinikova, A.; Smolin, N.; Brovchenko, I.; Geiger, A.; Winter, R. J. Phys. Chem. B 2005, 109, 1988-1998
9. Smolin, N.; Oleinikova, A.; Brovchenko, I.; Geiger, A.; Winter, R. J. Phys. Chem. B 2005, 109, 10995-11005
10. Zanotti, J. M.; Bellissent-Funel, M. C.; Parello, J. Biophys. J. 1999, 76, 2390-2411
11. Williams, M. A.; Goodfellow, J. M.; Thornton, J. M. Protein Sci. 1994, 3, 1224-1235
12. Denisov, V. P.; Halle, B. Faraday Discuss. 1996, 103, 227-244
13. Stadler, A. M.; Embs, J. P.; Digel, I.; Artmann, G. M.; Unruh, T. B.
14. Persson, E.; Halle, B. Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 2008, 105, 6266-6271
15. Svergun, D. I.; Richard, S.; Koch, M. H. J.; Sayers, Z.; Kuprin, S.; Zaccai, G. Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 1998, 95, 2267-2272
16. Merzel, F.; Smith, J. C. Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 2002, 99, 5378-5383
17. Merzel, F.; Smith, J. C. J. Chem. Inf. Model. 2005, 45, 1593-1599
18. Zanotti, J. M.; Bellissent-Funel, M. C.; Chen, S. H. Phys. Rev. E 1999, 59, 3084-3093
19. Bellissent-Funel, M. C.; Chen, S. H.; Zanotti, J. M. Phys. Rev. E 1995, 51, 4558-4569
20. Dellerue, S.; Bellissent-Funel, M. C. Chem. Phys. 2000, 258, 315-325
21. Russo, D.; Hura, G.; Head-Gordon, T. Biophys. J. 2004, 86, 1852-1862
22. Takahara, S.; Sumiyama, N.; Kittaka, S.; Yamaguchi, T.; Bellissent-Funel, M. J. Phys. Chem. B 2005, 109, 11231-11239
23. Jansson, H.; Bergman, R.; Swenson, J. J. Non-Cryst. Solids 2006, 352, 4410-4416
24. Malardier-Jugroot, C.; Johnson, M. E.; Murarka, R. K.; Head-Gordon, T. Phys. Chem. Chem. Phys. 2008, 10, 4903-4908
25. Frölich, A.; Gabel, F.; Jasnin, M.; Lehnert, U.; Österhelt, D.; Stadler, A. M.; Tehei, M.; Weik, M.; Wood, K.; Zaccai, G. Faraday Discuss. 2009, 141, 117-130
26. Halle, B.; Andersson, T.; Forsen, S.; Lindman, B. J. Am. Chem. Soc. 1981, 103, 500-508
27. Polnaszek, C. F.; Bryant, R. G. J. Chem. Phys. 1984, 81, 4038-4045
28. Polnaszek, C. F.; Bryant, R. G. J. Am. Chem. Soc. 1984, 106, 428-429
29. Polnaszek, C. F.; Hanggi, D. A.; Carr, P. W.; Bryant, R. G. Anal. Chim. Acta 1987, 194, 311-315
30. Carlstrom, G.; Halle, B. Langmuir 1988, 4, 1346-1352
31. Armstrong, B. D.; Han, S. J. Am. Chem. Soc. 2009, 131, 4641-4647
32. Pal, S. K.; Peon, J.; Zewail, A. H. Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 2002, 99, 1763-1768
33. Rezus, Y. L. A.; Bakker, H. J. J. Phys. Chem. A 2008, 112, 2355-2361
34. Lee, S. H.; Rossky, P. J. J. Chem. Phys. 1994, 100, 3334-3345
35. Bizzarri, A. R.; Cannistraro, S. Phys. Rev. E 1996, 53, R3040-R3043
36. Rocchi, C.; Bizzarri, A.; Cannistraro, S. Phys. Rev. E 1998, 57, 3315-3325
37. Bizzarri, A. R.; Cannistraro, S. J. Phys. Chem. B 2002, 106, 6617-6633
38. Marchi, M.; Sterpone, F.; Ceccarelli, M. J. Am. Chem. Soc. 2002, 124, 6787-6791
39. Argyris, D.; Tummala, N. R.; Striolo, A.; Cole, D. R. J. Phys. Chem. C 2008, 112, 13587-13599
40. Johnson, M. E.; Malardier-Jugroot, C.; Murarka, R. K.; Head-Gordon, T. The J. Phys. Chem. B 2008, 113, 4082-4092
41. MacKerell, A. D. J. Phys. Chem. B 1998, 102, 3586-3616
42. Brooks, B. R.; Bruccoleri, R. E.; Olafson, B. D.; States, D. J.; Swaminathan, S.; Karplus, M. J. Comput. Chem. 1982, 4, 187-217
43. MacKerell, A.; Kuczera, J. W.; Karplus, M. J. Am. Chem. Soc. 1995, 117, 11946-11975
44. Pearlman, D. A.; Case, D. A.; Caldwell, J. W.; Ross, W. S.; Cheatharm, T. E., III; De Bolt, S.; Ferguson, D.; Seibel, G.; Kollmann, P. Comput. Phys. Commun. 1995, 91, 1-41
45. Scott, W. R. P.; Hünenberg, P. H.; Tironi, I. G.; Mark, A. E.; Billeter, S. R.; Fennen, J.; Torda, A. E.; Huber, T.; Krüger, P.; van Gunsteren, W. F. J. Phys. Chem. A 1999, 103, 3596-3607
46. Jorgensen, W. L.; Maxwell, D. S.; Tirado-Rives, J. J. Am. Chem. Soc. 1996, 118, 11225-11236
47. Guillot, B. J. Mol. Liq. 2002, 101, 219-260
48. Nutt, D. R.; Smith, J. C. J. Am. Chem. Soc. 2008, 130, 13066-13073
49. Cui, J.; Battle, K.; Wierzbicki, A.; Madura, J. D. Int. J. Quantum Chem. 2009, 109, 73-80;
50. 16th Conference on Current Trends in Computational Chemistry, Jackson, MS, Nov. 2-3, 2007.
51. Mahoney, M. W.; Jorgensen, W. L. J. Chem. Phys. 2000, 112, 8910-8922
52. Nandi, N.; Bagchi, B. J. Phys. Chem. B 1997, 101, 10954-10961
53. Vega, C.; Abascal, J. L. F.; Conde, M. M.; Aragones, J. L. Faraday Discuss. 2009, 141, 251-276
54. Kwac, K.; Lee, K. K.; Han, J. B.; Cho, M. J. Chem. Phys. 2008, 128, 105106
55. Shirts, M. R.; Pande, V. S. J. Chem. Phys. 2005, 122, 134508-134508
56. van der Spoel, D.; Lindahl, E. J. Phys. Chem. B 2003, 107, 11178-11187
57. Mark, P.; Nilsson, L. J. Phys. Chem. B 2001, 105, 8028-8035
58. Nutt, D. R.; Smith, J. C. J. Chem. Theory Comput. 2007, 3, 1550-1560
59. Jorgensen, W. L.; Chandrasekhar, J.; Madura, J. D.; Impey, R. W.; Klein, M. L. J. Chem. Phys. 1983, 79, 926-935
60. Parak, F. G.; Formanek, H. Acta Crystallogr., Sect. A 1971, 27, 573-578
61. Knapp, E. W.; Fischer, S. F.; Parak, F. J. Phys. Chem. 1982, 86, 5042-5047
62. Parak, F.; Knapp, E. W. Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 1984, 81, 7088-7092
63. Doster, W.; Cusack, S.; Petry, W. Nature 1989, 337, 754-756
64. Smith, J. C. Q. Rev. Biophys. 1991, 24, 227-291
65. Rasmussen, B. F.; Stock, A. M.; Ringe, D.; Petsko, G. A. Nature 1992, 357, 423-424
66. Fitter, J.; Lechner, R. E.; Dencher, N. A. Biophys. J. 1997, 73, 2126-2137
67. Ostermann, A.; Waschipky, R.; Parak, F. G.; Nienhaus, G. U. Nature 2000, 404, 205-208
68. Ringe, D.; Petsko, G. A. Biophys. Chem. 2003, 105, 667-680
69. Tournier, A. L.; Xu, J.; Smith, J. C. Biophys. J. 2003, 85, 1871-1875
70. Tournier, A. L.; Smith, J. C. Phys. Rev. Lett. 2003, 91, 208106
71. Schulz, R.; Krishnan, M.; Daidone, I.; Smith, J. C. Biophys. J. 2009, 96, 476-484
72. Roh, J. H.; Curtis, J. E.; Azzam, S.; Novikov, V. N.; Peral, I.; Chowdhuri, Z.; Gregory, R. B.; Sokolov, A. P. Biophys. J. 2006, 91, 2573-2588
73. Iben, I. E. T.; Braunstein, D.; Doster, W.; Frauenfelder, H.; Hong, M. K.; Johnson, J. B.; Luck, S.; Ormos, P.; Schulte, A.; Steinbach, P. J.; Xie, A. H.; Young, R. D. Phys. Rev. Lett. 1989, 62, 1916-1919
74. Ferrand, M.; Dianoux, A. J.; Petry, W.; Zaccai, G. Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 1993, 90, 9668-9672
75. Fitter, J.; Ernst, O. P.; Hauss, T.; Lechner, R. E.; Hofmann, K. P.; Dencher, N. A. Eur. Biophys. J. 1998, 27, 638-645
76. Fitter, J.; Verclasc, S. A. W.; Lechnerc, R. E.; Seelerta, H.; Dencher, N. A. FEBS Lett. 1998, 433, 321-325
77. Fitter, J. Biophys. J. 1999, 76, 1034-1042
78. Vitkup, D.; Ringe, D.; Petsko, G. A.; Karplus, M. Nat. Struct. Mol. Biol. 2000, 7, 34-38
79. Reat, V.; Dunn, R.; Ferrand, M.; Finney, J. L.; Daniel, R. M.; Smith, J. C. Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 2000, 97, 9961-9966
80. Fenimore, P. W.; Frauenfelder, H.; McMahon, B. H.; Parak, F. G. Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 2002, 99, 16047-16051
81. Paciaroni, A.; Cinelli, S.; Onori, G. Biophys. J. 2002, 83, 1157-1164
82. Chaplin, M. F. Biochem. Mol. Biol. Edu. 2001, 29, 54-59
83. Lee, A. L.; Wand, A. J. Nature 2001, 411, 501-504
84. Hayward, J. A.; Smith, J. C. Biophys. J. 2002, 82, 1216-1225
85. Roh, J. H.; Novikov, V. N.; Gregory, R. B.; Curtis, J. E.; Chowdhuri, Z.; Sokolov, A. P. Phys. Rev. Lett. 2005, 95 038101
86. Doster, W.; Settles, M. Biochim. Biophys. Acta 2005, 1749, 173-186
87. Krishnan, M.; Kurkal-Siebert, V.; Smith, J. C. J. Phys. Chem. B 2008, 112, 5522-5533
88. Cordone, L.; Ferrand, M.; Vitrano, E.; Zaccai, G. Biophys. J. 1999, 76, 1043-1047
89. Tsai, A. M.; Neumann, D. A.; Bell, L. N. Biophys. J. 2000, 79, 2728-2732
90. Tarek, M.; Tobias, D. J. Phys. Rev. Lett. 2002, 88, 138101
91. Ding, X.; Rasmussen, B. F.; Petsko, G. A.; Ringe, D. Biochemistry 1994, 33, 9285-9293
92. Parak, F. G.; Frolov, E. N.; Kononenko, A. A.; Mössbauer, R. L.; Goldanskii, V. I.; Rubin, A. B. FEBS Lett. 1980, 117, 368-372
93. Daniel, R. M.; Smith, J. C.; Ferrand, M.; Hery, S.; Dunn, R.; Finney, J. L. Biophys. J. 1998, 75, 2504-2507
94. Dunn, R.; Reat, V.; Finney, J. L.; Ferrand, M.; Smith, J. C.; Daniel, R. M. Biochem. J. 2000, 346, 355-358
95. Bragger, J. M.; Dunn, R. V.; Daniel, R. M. Biochim. Biophys. Acta 2000, 1480, 278-282
96. Kurkal, V.; Daniel, R. M.; Finney, J. L.; Tehei, M.; Dunn, R. V.; Smith, J. C. Biophys. J. 2005, 89, 1282-1287
97. Neria, E.; Fischer, S.; Karplus, M. J. Chem. Phys. 1996, 105, 1902-1921
98. Mark, P.; Nilsson, L. J. Phys. Chem. A 2001, 105, 9954-9960
99. Vojtechovsky, J.; Chu, K.; Berendzen, J.; Sweet, R. M.; Schlichting, I. Biophys. J. 1999, 77, 2153-2174
100. Ryckaert, J. P.; Ciccotti, G.; Berendsen, H. J. C. J. Comp. Phys. 1977, 23, 321-341
101. Berendsen, H. J. C.; Postma, J. P. M.; van Gunsteren, W. F.; DiNola, A.; Haak, J. R. J. Chem. Phys. 1984, 81, 3684-3690
102. Hess, B.; Kutzner, C.; van der Spoel, D.; Lindahl, E. J. Chem. Theory Comput. 2008, 4, 435-447
103. Phillips, J. C.; Braun, R.; Wang, W.; Gumbart, J.; Tajkhorshid, E.; Villa, E.; Chipot, C.; Skeel, R. D.; Kale, L.; Schulten, K. J. Comput. Chem. 2005, 26, 1781-1802
104. Wong, C. F.; Zheng, C.; Mccammon, J. A. Chem. Phys. Lett. 1989, 154, 151-154
105. Arcangeli, C.; Bizzarri, A. R.; Cannistraro, S. Chem. Phys. Lett. 1998, 291, 7-14
106. Parak, F. G.; Knapp, E. W.; Kucheida, D. J. Mol. Biol. 1982, 161, 177-194
107. Tarek, M.; Tobias, D. J. Biophys. J. 2000, 79, 3244-3257
108. Steinbach, P.; Brooks, B. Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 1993, 90, 9135-9139
109. Teeter, M. M.; Yamano, A.; Stec, B.; Mohanty, U. Proc. Natl. Acad. Sci. U. S. A. 2001, 98, 11242
110. Caliskan, G.; Kisliuk, A.; Sokolov, A. P. J. Non-Cryst. Solids 2002, 307-310, 868-873
111. van der Spoel, D.; van Maaren, P. J. J. Chem. Theory Comput. 2006, 2, 1-11
112. Murarka, R. K.; Head-Gordon, T. J. Chem. Phys. 2007, 126, 215101
113. Rault, J. J. Non-Cryst. Solids 2000, 271, 177-217
114. Debenedetti, P. G.; Stillinger, F. H. Nature 2001, 410, 259-267
115. Kauzmann, W. Chem. Rev. 1948, 43, 219-256
116. Angell, C. A. Science 1995, 267, 1924-1935
117. Kirkwood, J. G. J. Chem. Phys. 1939, 7, 911-919
118. Boresch, S.; Ringhofer, S.; Höechtl, P.; Steinhauser, O. Biophys. Chem. 1999, 78, 43-68
119. Höechtl, P.; Boresch, S.; Bitomsky, W.; Steinhauser, O. J. Chem. Phys. 1998, 109, 4927-4937
120. Berendsen, H. J. C.; Grigera, J. R.; Straatsma, T. P. J. Phys. Chem. 1987, 91, 6269-6271
121. Hermans, J.; Berendsen, H. J. C.; van Gunsteren, W. F.; Postma, J. P. M. Biopolymers 1984, 23, 1513-1518
122. Rezus, Y. L. A.; Bakker, H. J. J. Chem. Phys. 2005, 123, 114502
123. Rønne, C.; Thrane, L.; Åstrand, P. O.; Wallqvist, A.; Mikkelsen, K. V.; Keiding, S. R. J. Chem. Phys. 1997, 107, 5319-5331
124. Laage, D.; Hynes, J. T. Science 2006, 311, 832-835
125. McCammon, J. A.; Gelin, B. R.; Karplus, M. Nature 1977, 267, 585-590
126. Karplus, M.; Kushick, J. N. Macromolecules 1981, 14, 325-332
127. Smith, J. C.; Kuczera, K.; Karplus, M. Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 1990, 87, 1601-1605
128. Setny, P.; Wang, Z.; Cheng, L. T.; Li, B.; McCammon, J. A.; Dzubiella, J. Phys. Rev. Lett. 2009, 103, 187801