Iterative optimization of molecular mechanics force fields from NMR data of full-length proteins

Journal of Chemical Theory and Computation

Volumn 7, Issue 6, 2011, Pages 1773-1782

  Li, Da Wei ^a   Brüschweiler, Rafael ^a  

^a FLORIDA STATE UNIVERSITY   (United States)

Author keywords

[No Author keywords available]

Indexed keywords

EID: 79959272960     PISSN: 15499618     EISSN: 15499626     Source Type: Journal    
DOI: 10.1021/ct200094b     Document Type: Article

References (85)

1. Klepeis, J. L.; Lindorff-Larsen, K.; Dror, R. O.; Shaw, D. E. Curr. Opin. Struct. Biol. 2009, 19, 120-127
2. Hornak, V.; Abel, R.; Okur, A.; Strockbine, B.; Roitberg, A.; Simmerling, C. Proteins 2006, 65, 712-725
3. Mackerell, A. D.; Feig, M.; Brooks, C. L. J. Comput. Chem. 2004, 25, 1400-1415
4. Showalter, S. A.; Brüschweiler, R. J. Chem. Theory Comput. 2007, 3, 961-975
5. Trbovic, N.; Cho, J. H.; Abel, R.; Friesner, R. A.; Rance, M.; Palmer, A. G. J. Am. Chem. Soc. 2009, 131, 615-622
6. Freddolino, P. L.; Liu, F.; Gruebele, M.; Schulten, K. Biophys. J. 2008, 94, L75-L77
7. Freddolino, P. L.; Park, S.; Roux, B.; Schulten, K. Biophys. J. 2009, 96, 3772-3780
8. Shaw, D. E.; Maragakis, P.; Lindorff-Larsen, K.; Piana, S.; Dror, R. O.; Eastwood, M. P.; Bank, J. A.; Jumper, J. M.; Salmon, J. K.; Shan, Y. B.; Wriggers, W. Science 2010, 330, 341-346
9. Jorgensen, W. L.; Tirado-Rives, J. J. Am. Chem. Soc. 1988, 110, 1657-1666
10. Jorgensen, W. L.; Maxwell, D. S.; Tirado-Rives, J. J. Am. Chem. Soc. 1996, 118, 11225-11236
11. Brooks, B. R.; Bruccoleri, R. E.; Olafson, B. D.; States, D. J.; Swaminathan, S.; Karplus, M. J. Comput. Chem. 1983, 4, 187-217
12. MacKerell, A. D.; Bashford, D.; Bellott, M.; Dunbrack, R. L.; Evanseck, J. D.; Field, M. J.; Fischer, S.; Gao, J.; Guo, H.; Ha, S.; Joseph-McCarthy, D.; Kuchnir, L.; Kuczera, K.; Lau, F. T. K.; Mattos, C.; Michnick, S.; Ngo, T.; Nguyen, D. T.; Prodhom, B.; Reiher, W. E.; Roux, B.; Schlenkrich, M.; Smith, J. C.; Stote, R.; Straub, J.; Watanabe, M.; Wiorkiewicz-Kuczera, J.; Yin, D.; Karplus, M. J. Phys. Chem. B 1998, 102, 3586-3616
13. MacKerell, A. D.; Banavali, N.; Foloppe, N. Biopolymers 2000, 56, 257-265
14. Brooks, B. R.; Brooks, C. L.; Mackerell, A. D.; Nilsson, L.; Petrella, R. J.; Roux, B.; Won, Y.; Archontis, G.; Bartels, C.; Boresch, S.; Caflisch, A.; Caves, L.; Cui, Q.; Dinner, A. R.; Feig, M.; Fischer, S.; Gao, J.; Hodoscek, M.; Im, W.; Kuczera, K.; Lazaridis, T.; Ma, J.; Ovchinnikov, V.; Paci, E.; Pastor, R. W.; Post, C. B.; Pu, J. Z.; Schaefer, M.; Tidor, B.; Venable, R. M.; Woodcock, H. L.; Wu, X.; Yang, W.; York, D. M.; Karplus, M. J. Comput. Chem. 2009, 30, 1545-1614
15. Cornell, W. D.; Cieplak, P.; Bayly, C. I.; Gould, I. R.; Merz, K. M.; Ferguson, D. M.; Spellmeyer, D. C.; Fox, T.; Caldwell, J. W.; Kollman, P. A. J. Am. Chem. Soc. 1995, 117, 5179-5197
16. Wang, J. M.; Cieplak, P.; Kollman, P. A. J. Comput. Chem. 2000, 21, 1049-1074
17. 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, 1999-2012
18. Best, R. B.; Hummer, G. J. Phys. Chem. B 2009, 113, 9004-9015
19. Warshel, A. Isr. J. Chem. 1973, 11, 709-717
20. Rappe, A. K.; Casewit, C. J.; Colwell, K. S.; Goddard, W. A.; Skiff, W. M. J. Am. Chem. Soc. 1992, 114, 10024-10035
21. Levitt, M.; Hirshberg, M.; Sharon, R.; Daggett, V. Comput. Phys. Commun. 1995, 91, 215-231
22. Halgren, T. A. J. Comput. Chem. 1996, 17, 490-519
23. Arnautova, Y. A.; Jagielska, A.; Scheraga, H. A. J. Phys. Chem. B 2006, 110, 5025-5044
24. Oostenbrink, C.; Villa, A.; Mark, A. E.; Van Gunsteren, W. F. J. Comput. Chem. 2004, 25, 1656-1676
25. Christen, M.; Hunenberger, P. H.; Bakowies, D.; Baron, R.; Burgi, R.; Geerke, D. P.; Heinz, T. N.; Kastenholz, M. A.; Krautler, V.; Oostenbrink, C.; Peter, C.; Trzesniak, D.; Van Gunsteren, W. F. J. Comput. Chem. 2005, 26, 1719-1751
26. Nevins, N.; Lii, J. H.; Allinger, N. L. J. Comput. Chem. 1996, 17, 695-729
27. Langley, C. H.; Allinger, N. L. J. Phys. Chem. A 2003, 107, 5208-5216
28. Hornak, V.; Okur, A.; Rizzo, R. C.; Simmerling, C. Proc. Natl. Acad. Sci. U. S. A. 2006, 103, 915-920
29. Li, D. W.; Brüschweiler, R. Angew. Chem., Int. Ed. 2010, 49, 6778-6780
30. Xu, X. P.; Case, D. A. J. Biomol. NMR 2001, 21, 321-333
31. Xu, X. P.; Case, D. A. Biopolymers 2002, 65, 408-423
32. Torrie, G. M.; Valleau, J. P. J. Comput. Phys. 1977, 23, 187-199
33. Brüschweiler, R. J. Chem. Phys. 1995, 102, 3396-3403
34. Ulrich, E. L.; Akutsu, H.; Doreleijers, J. F.; Harano, Y.; Ioannidis, Y. E.; Lin, J.; Livny, M.; Mading, S.; Maziuk, D.; Miller, Z.; Nakatani, E.; Schulte, C. F.; Tolmie, D. E.; Kent Wenger, R.; Yao, H.; Markley, J. L. Nucleic Acids Res. 2008, 36, D402-408
35. Tjandra, N.; Bax, A. Science 1997, 278, 1111-1114
36. Prestegard, J. H.; Al-Hashimi, H. M.; Tolman, J. R. Q. Rev. Biophys. 2000, 33, 371-424
37. Tolman, J. R.; Al-Hashimi, H. M.; Kay, L. E.; Prestegard, J. H. J. Am. Chem. Soc. 2001, 123, 1416-1424
38. Meiler, J.; Prompers, J. J.; Peti, W.; Griesinger, C.; Brüschweiler, R. J. Am. Chem. Soc. 2001, 123, 6098-6107
39. Showalter, S. A.; Brüschweiler, R. J. Am. Chem. Soc. 2007, 129, 4158-4159
40. Lange, O. F.; van der Spoel, D.; de Groot, B. L. Biophys. J. 2010, 99, 647-655
41. Losonczi, J. A.; Andrec, M.; Fischer, M. W.; Prestegard, J. H. J. Magn. Reson. 1999, 138, 334-342
42. Buck, M.; Bouguet-Bonnet, S.; Pastor, R. W.; MacKerell, A. D. Biophys. J. 2006, 90, L36-L38
43. Shen, Y.; Lange, O.; Delaglio, F.; Rossi, P.; Aramini, J. M.; Liu, G. H.; Eletsky, A.; Wu, Y. B.; Singarapu, K. K.; Lemak, A.; Ignatchenko, A.; Arrowsmith, C. H.; Szyperski, T.; Montelione, G. T.; Baker, D.; Bax, A. Proc. Natl. Acad. Sci. U. S. A. 2008, 105, 4685-4690
44. Lakomek, N. A.; Walter, K. F. A.; Fares, C.; Lange, O. F.; de Groot, B. L.; Grubmuller, H.; Brüschweiler, R.; Munk, A.; Becker, S.; Meiler, J.; Griesinger, C. J. Biomol. NMR 2008, 41, 139-155
45. Ulmer, T. S.; Ramirez, B. E.; Delaglio, F.; Bax, A. J. Am. Chem. Soc. 2003, 125, 9179-9191
46. Lipari, G.; Szabo, A. J. Am. Chem. Soc. 1982, 104, 4559-4570
47. Lipari, G.; Szabo, A. J. Am. Chem. Soc. 1982, 104, 4546-4559
48. Prompers, J. J.; Brüschweiler, R. J. Am. Chem. Soc. 2002, 124, 4522-4534
49. Brüschweiler, R. J. Am. Chem. Soc. 1992, 114, 5341-5344
50. Graf, J.; Nguyen, P. H.; Stock, G.; Schwalbe, H. J. Am. Chem. Soc. 2007, 129, 1179-1189
51. Wickstrom, L.; Okur, A.; Simmerling, C. Biophys. J. 2009, 97, 853-856
52. Case, D. A.; Scheurer, C.; Brüschweiler, R. J. Am. Chem. Soc. 2000, 122, 10390-10397
53. Berendsen, H. J. C.; van der Spoel, D.; van der Unen, R. Comput. Phys. Commun. 1995, 91, 43-56
54. Lindahl, E.; Hess, B.; van der Spoel, D. J. Mol. Model. 2001, 7, 306-317
55. van der Spoel., D.; Lindahl, E.; Hess, B.; Groenhof, G.; Mark, A. E.; Berendsen, H. J. C. J. Comput. Chem. 2005, 26, 1701-1718
56. Hess, B.; Kutzner, C.; van der Spoel, D.; Lindahl, E. J. Chem. Theory Comput. 2008, 4, 435-447
57. Berman, H. M.; Westbrook, J.; Feng, Z.; Gilliland, G.; Bhat, T. N.; Weissig, H.; Shindyalov, I. N.; Bourne, P. E. Nucleic Acids Res. 2000, 28, 235-242
58. Li, D. W.; Meng, D.; Brüschweiler, R. J. Am. Chem. Soc. 2009, 131, 14610-14611
59. Lienin, S. F.; Bremi, T.; Brutscher, B.; Brüschweiler, R.; Ernst, R. R. J. Am. Chem. Soc. 1998, 120, 9870-9879
60. Buck, M.; Boyd, J.; Redfield, C.; Mackenzie, D. A.; Jeenes, D. J.; Archer, D. B.; Dobson, C. M. Biochemistry 1995, 34, 4041-4055
61. Redfield, C.; Smith, L. J.; Smith, R. A. G.; Dobson, C. M. Biochemistry 1992, 31, 10431-10437
62. Abbate, S.; Barlati, S.; Colombi, M.; Fornili, S. L.; Francescato, P.; Gangemi, F.; Lebon, F.; Longhi, G.; Manitto, P.; Recca, T.; Speranza, G.; Zoppi, N. Phys. Chem. Chem. Phys. 2006, 8, 4668-4677
63. Lim, C. C.; Yang, H.; Yang, M.; Wang, C. K.; Shi, J.; Berg, E. A.; Pimentel, D. R.; Gwathmey, J. K.; Hajjar, R. J.; Helmes, M.; Costello, C. E.; Huo, S.; Liao, R. Biophys. J. 2008, 94, 3577-3589
64. El-Turk, F.; Cascella, M.; Ouertatani-Sakouhi, H.; Narayanan, R. L.; Leng, L.; Bucala, R.; Zweckstetter, M.; Rothlisberger, U.; Lashuel, H. A. Biochemistry 2008, 47, 10740-10756
65. Feng, J. W. A.; Kao, J.; Marshall, G. R. Biophys. J. 2009, 97, 2803-2810
66. Pelikan, M.; Hura, G. L.; Hammel, M. Gen. Physiol. Biophys. 2009, 28, 174-189
67. Daneshgar, P.; Moosavi-Movahedi, A. A.; Norouzi, P.; Ganjali, M. R.; Madadkar-Sobhani, A.; Saboury, A. A. Int. J. Biol. Macromol. 2009, 45, 129-134
68. Lerbret, A.; Affouard, F.; Bordat, P.; Hedoux, A.; Guinet, Y.; Descamps, M. J. Chem. Phys. 2009, 131
69. Li, D. W.; Brüschweiler, R. J. Phys. Chem. Lett. 2010, 1, 246-248
70. Markwick, P. R. L.; Bouvignies, G.; Salmon, L.; McCammon, J. A.; Nilges, M.; Blackledge, M. J. Am. Chem. Soc. 2009, 131, 16968-16975
71. Jarymowycz, V. A.; Stone, M. J. Chem. Rev. 2006, 106, 1624-1671
72. Igumenova, T. I.; Frederick, K. K.; Wand, A. J. Chem. Rev. 2006, 106, 1672-1699
73. Sheppard, D.; Li, D. W.; Brüschweiler, R.; Tugarinov, V. J. Am. Chem. Soc. 2009, 131, 15853-15865
74. Millet, O.; Muhandiram, D. R.; Skrynnikov, N. R.; Kay, L. E. J. Am. Chem. Soc. 2002, 124, 6439-6448
75. Skrynnikov, N. R.; Millet, O.; Kay, L. E. J. Am. Chem. Soc. 2002, 124, 6449-6460
76. Cerutti, D. S.; Freddolino, P. L.; Duke, R. E.; Case, D. A. J. Phys. Chem. B 2010, 114, 12811-12824
77. Li, D. W.; Brüschweiler, R. Biophys. J. 2009, 96, 3074-3081
78. Lindorff-Larsen, K.; Piana, S.; Palmo, K.; Maragakis, P.; Klepeis, J. L.; Dror, R. O.; Shaw, D. E. Proteins 2010, 78, 1950-1958
79. Wroblewska, L.; Jagielska, A.; Skolnick, J. Biophys. J. 2008, 94, 3227-3240
80. Huang, J.; Meuwly, M. J. Chem. Theory Comput. 2010, 6, 467-476
81. Warshel, A.; Kato, M.; Pisliakov, A. V. J. Chem. Theory Comput. 2007, 3, 2034-2045
82. Lopes, P. E. M.; Roux, B.; MacKerell, A. D. Theor. Chem. Acc. 2009, 124, 11-28
83. Cieplak, P.; Dupradeau, F. Y.; Duan, Y.; Wang, J. M. J. Phys.: Condens. Matter 2009, 21, 333102
84. Ponder, J. W.; Wu, C. J.; Ren, P. Y.; Pande, V. S.; Chodera, J. D.; Schnieders, M. J.; Haque, I.; Mobley, D. L.; Lambrecht, D. S.; DiStasio, R. A.; Head-Gordon, M.; Clark, G. N. I.; Johnson, M. E.; Head-Gordon, T. J. Phys. Chem. B 2010, 114, 2549-2564
85. Yang, W.; Nymeyer, H.; Zhou, H. X.; Berg, B.; Brüschweiler, R. J. Comput. Chem. 2008, 29, 668-672