Combined metadynamics and umbrella sampling method for the calculation of ion permeation free energy profiles

Journal of Chemical Theory and Computation

Volumn 7, Issue 7, 2011, Pages 2277-2283

  Zhang, Yong ^a,b   Voth, Gregory A ^a  

^a UNIVERSITY OF CHICAGO   (United States)

^b University of Notre Dame   (United States)

Author keywords

[No Author keywords available]

Indexed keywords

EID: 79960220436     PISSN: 15499618     EISSN: 15499626     Source Type: Journal    
DOI: 10.1021/ct200100e     Document Type: Article

References (65)

1. Tajkhorshid, E.; Nollert, P.; Jensen, M. O.; Miercke, L. J. W.; OConnell, J.; Stroud, R. M.; Schulten, K. Science (Washington, DC, U. S.) 2002, 296, 525
2. Dutzler, R.; Campbell, E. B.; MacKinnon, R. Science (Washington, DC, U. S.) 2003, 300, 108
3. Beitz, E.; Wu, B.; Holm, L. M.; Schultz, J. E.; Zeuthen, T. Proc. Natl. Acad. Sci. U. S. A. 2006, 103, 269
4. Wang, N.; Miller, C. J. Mol. Biol. 2006, 362, 682
5. Ho, J. D.; Yeh, R.; Sandstrom, A.; Chorny, I.; Harries, W. E. C.; Robbins, R. A.; Miercke, L. J. W.; Stroud, R. M. Proc. Natl. Acad. Sci. U. S. A. 2009, 106, 7437
6. Faraldo-Gomez, J. D.; Roux, B. J. Mol. Biol. 2004, 339, 981
7. Coleman, R. G.; Sharp, K. A. Biophys. J. 2009, 96, 632
8. Lin, Y.; Cao, Z.; Mo, Y. J. Phys. Chem. B 2009, 113, 4922
9. Phongphanphanee, S.; Yoshida, N.; Hirata, F. J. Phys. Chem. B 2010, 114, 7967
10. Free Energy Calculations: Theory and Aplications in Chemistry and Biology; Chipot, C.; Pohorille, A., Eds.; Springer: Berlin, Heidelberg, New York, 2007; Vol. 86.
11. Burykin, A.; Warshel, A. Biophys. J. 2003, 85, 3696
12. Berneche, S.; Roux, B. Proc. Natl. Acad. Sci. U. S. A. 2003, 100, 8644
13. Allen, T. W.; Andersen, O. S.; Roux, B. Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 2004, 101, 117
14. Roux, B.; Allen, T.; Berneche, S.; Im, W. Q. Rev. Biophys. 2004, 37, 15
15. Allen, T. W.; Andersen, O. S.; Roux, B. Biophys. J. 2006, 90, 3447
16. Chen, H.; Wu, Y.; Voth, G. A. Biophys. J. 2007, 93, 3470
17. Wang, D.; Voth, G. A. Biophys. J. 2009, 97, 121
18. Dellago, C.; Hummer, G. Phys. Rev. Lett. 2006, 97, 245901
19. Hummer, G.; Rasaiah, J. C.; Noworyta, J. P. Nature 2001, 414, 188
20. Laio, A.; Parrinello, M. Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 2002, 99, 12562
21. Iannuzzi, M.; Laio, A.; Parrinello, M. Phys. Rev. Lett. 2003, 90, 238302/1
22. Ensing, B.; Vivo, M.; Liu, Z.; Moore, P.; Klein, M. L. Acc. Chem. Res. 2006, 39, 73
23. Bussi, G.; Laio, A.; Parrinello, M. Phys. Rev. Lett. 2006, 96, 090601
24. Laio, A.; Rodriguez-Fortea, A.; Gervasio, F. L.; Ceccarelli, M.; Parrinello, M. J. Phys. Chem. B 2005, 109, 6714
25. Gervasio, F. L.; Laio, A.; Parrinello, M. J. Am. Chem. Soc. 2005, 127, 2600
26. Gervasio, F. L.; Parrinello, M.; Ceccarelli, M.; Klein, M. L. J. Mol. Biol. 2006, 361, 390
27. Domene, C.; Klein, M. L.; Branduardi, D.; Gervasio, F. L.; Parrinello, M. J. Am. Chem. Soc. 2008, 130, 9474
28. Mantz, Y. A.; Branduardi, D.; Bussi, G.; Parrinello, M. J. Phys. Chem. B 2009, 113, 12521
29. Pfaendtner, J.; Dranduardi, D.; Parrinello, M.; Pollard, T. D.; Voth, G. A. Proc. Natl. Acad. Sci. U. S. A. 2009, 106, 12723
30. Barducci, A.; Bonomi, M.; Parrinello, M. WIREs Comput. Mol. Sci. 2011, DOI: 10.1002/wcms.31.
31. Micheletti, C.; Laio, A.; Parrinello, M. Phys. Rev. Lett. 2004, 92, 170601
32. Ensing, B.; Klein, M. L. Proc. Natl. Acad. Sci. U. S. A. 2005, 102, 6755
33. Wu, Y.; Schmitt, J. D.; Car, R. J. Chem. Phys. 2004, 121, 1193
34. Babin, V.; Roland, C.; Darden, T. A.; Sagui, C. J. Chem. Phys. 2006, 125, 204909
35. Min, D.; Liu, Y.; Carbone, I.; Yang, W. J. Chem. Phys. 2007, 126, 194104
36. Barducci, A.; Bussi, G.; Parrinello, M. Phys. Rev. Lett. 2008, 100, 020603
37. Nishihara, Y.; Hayashi, S.; Kato, S. Chem. Phys. Lett. 2008, 464, 220
38. Ceccarelli, M.; Anedda, R.; Casu, M.; Ruggerone, P. Proteins: Struct., Funct., Bioinf. 2008, 71, 1231
39. Kumar, S.; Bouzida, D.; Swendsen, R. H.; Kollman, P. A.; Rosenberg, J. M. J. Comput. Chem. 1992, 13, 1011
40. Maragliano, L.; Fischer, A.; Vanden-Eijnden, E.; Ciccotti, G. J. Chem. Phys. 2006, 125, 024106/1
41. Gan, W.; Yang, S.; Roux, B. Biophys. J. 2009, 97, L08
42. Smith, W.; Forester, T. R. The DL-POLY Molecular Simulation Package; http://www.dl.ac.uk/TCSC/Software/DL\-POLY/main.html, Vol. 2009, 1999.
43. Cornell, W. D.; Cieplak, P.; Bayly, C. I.; Gould, I. R.; Merz, K. M., Jr.; Ferguson, D. M.; Spellmeyer, D. C.; Fox, T.; Caldwell, J. W.; Kollman, P. A. J. Am. Chem. Soc. 1995, 117, 5179
44. Bonomi, M.; Branduardi, D.; Bussi, G.; Camilloni, C.; Provasi, D.; Raiteri, P.; Donadio, D.; Marinelli, F.; Pietrucci, F.; Broglia, R. A.; Parrinello, M. Comput. Phys. Commun. 2009, 180, 1961
45. de Groot, B. L.; Grubmuller, H. Science (Washington, DC, U. S.) 2001, 294, 2353
46. de Groot, B. L.; Frigato, T.; Helms, V.; Grubmuller, H. J. Mol. Biol. 2003, 333, 279
47. Ilan, B.; Tajkhorshid, E.; Schulten, K.; Voth, G. A. Proteins: Struct., Funct., Bioinf. 2004, 55, 223
48. Chakrabarti, N.; Roux, B.; Pomes, R. J. Mol. Biol. 2004, 343, 493
49. Burykin, A.; Warshel, A. FEBS Lett. 2004, 570, 41
50. de Groot Bert, L.; Grubmuller, H. Curr. Opin. Struct. Biol. 2005, 15, 176
51. Chen, H.; Ilan, B.; Wu, Y.; Zhu, F.; Schulten, K.; Voth, G. A. Biophys. J. 2007, 92, 46
52. Day, T. J. F.; Soudackov, A. V.; Cuma, M.; Schmitt, U. W.; Voth, G. A. J. Chem. Phys. 2002, 117, 5839
53. Swanson, J. M. J.; Maupin, C. M.; Chen, H.; Petersen, M. K.; Xu, J.; Wu, Y.; Voth, G. A. J. Phys. Chem. B 2007, 111, 4300
54. Li, H.; Chen, H.; Steinbornn, C.; Wu, B.; Beitz, E.; Zeuthen, T.; Voth, G. A. J. Mol. Biol. 2011, 407, 607
55. Jonsson, H.; Mills, G.; Jacobsen, K. W. Nudged elastic band method for finding minimum energy paths of transitions. In Classical and Quantum Dynamics in Condensed Phase Simulations; Berne, B. J.; Ciccotti, G.; Coker, D. F., Eds.; World Scientific: Singapore, 1998; pp 385.
56. Fischer, S.; Karplus, M. Chem. Phys. Lett. 1992, 194, 252
57. Henkelman, G.; Jonsson, H. J. Chem. Phys. 1999, 111, 7010
58. Isralewitz, B.; Gao, M.; Schulten, K. Curr. Opin. Struct. Biol. 2001, 11, 224
59. Bolhuis, P. G.; Chandler, D.; Dellago, C.; Geissler, P. L. Annu. Rev. Phys. Chem. 2002, 53, 291
60. Elber, R. Curr. Opin. Struct. Biol. 2005, 15, 151
61. van der Vaart, A.; Karplus, M. J. Chem. Phys. 2007, 126, 164106/1
62. Yang, H.; Wu, H.; Li, D.; Han, L.; Huo, S. J. Chem. Theory Comput. 2007, 3, 17
63. Zheng, L.; Chen, M.; Yang, W. Proc. Natl. Acad. Sci. U. S. A. 2008, 105, 20227
64. E, W.; Ren, W.; Vanden-Eijnden, E. Phys. Rev. B: Condens. Matter Mater. Phys. 2002, 66, 052301/1
65. Pan, A. C.; Sezer, D.; Roux, B. J. Phys. Chem. B 2008, 112, 3432