Small molecule solvation free energy: Enhanced conformational sampling using expanded ensemble molecular dynamics simulation

Journal of Chemical Theory and Computation

Volumn 7, Issue 9, 2011, Pages 2910-2918

  Paluch, Andrew S ^a   Mobley, David L ^b   Maginn, Edward J ^a  

^a University of Notre Dame   (United States)

^b UNIVERSITY OF NEW ORLEANS   (United States)

Author keywords

[No Author keywords available]

Indexed keywords

EID: 80052785878     PISSN: 15499618     EISSN: 15499626     Source Type: Journal    
DOI: 10.1021/ct200377w     Document Type: Article

References (81)

1. Chodera, J. D.; Mobley, D. L.; Shirts, M. R.; Dixon, R. W.; Branson, K.; Pande, V. S. Curr. Opin. Struct. Biol. 2011, 21, 150-160
2. Jorgensen, W. L.; Briggs, J. M.; Contreras, M. L. J. Phys. Chem. 1990, 94, 1683-1686
3. Prausnitz, J. M.; Lichtenthaler, R. N.; de Azevedo, E. G. Molecular Thermodynamics of Fluid-phase Equilibria, 3rd ed.; Prentice-Hall PTR: Upper Saddle River, NJ, 1999.
4. Tembe, B. L.; McCammon, J. A. Comput. Chem. 1984, 8, 281-283
5. Gilson, M. K.; Zhou, H. X. Annu. Rev. Biophys. Biomol. Struct. 2007, 36, 21-42
6. Connors, K. A.; Mecozzi, S. Thermodynamics of Pharmaceutical Systems: An Introduction to Theory and Applications, 2nd ed.; John Wiley and Sons, Inc.: Hoboken, NJ, 2010.
7. Water-Insoluble Drug Formulation, 2nd ed.; Liu, R., Ed.; CRC Press: Boca Raton, FL, 2008.
8. Anfinsen, C. B. Science 1973, 181, 223-230
9. Dill, K. A.; Ozkan, S. B.; Shell, M. S.; Weikl, T. R. Annu. Rev. Biophys. 2008, 37, 289-316
10. Shirts, M. R.; Pitera, J. W.; Swope, W. C.; Pande, V. S. J. Chem. Phys. 2003, 119, 5740-5761
11. Shirts, M. R.; Pande, V. S. J. Chem. Phys. 2005, 122, 134508
12. Hess, B.; van der Vegt, N. F. A. J. Phys. Chem. B 2006, 110, 17616-17626
13. Mobley, D. L.; Bayly, C. I.; Cooper, M. D.; Dill, K. A. J. Phys. Chem. B 2009, 113, 4533-4537
14. Mobley, D. L.; Bayly, C. I.; Cooper, M. D.; Shirts, M. R.; Dill, K. A. J. Chem. Theory Comput. 2009, 5, 350-358
15. Klimovich, P. V.; Mobley, D. A. J. Comput.-Aided Mol. Des. 2010, 24, 307-316
16. Hodel, A.; Simonson, T.; Fox, R. O.; Brunger, A. T. J. Phys. Chem. 1993, 97, 3409-3417
17. Leitgeb, M.; Schroder, C.; Boresch, S. J. Chem. Phys. 2005, 122, 084109
18. McQuarrie, D. A. Statistical Mechanics; University Science Books: Sausalito, CA, 2000.
19. Eckmann, J. P.; Ruelle, D. Rev. Mod. Phys. 1985, 57, 617-656
20. Palmer, R. G. Adv. Phys. 1982, 31, 669-735
21. Thirumalai, D.; Mountain, R. D.; Kirkpatrick, T. R. Phys. Rev. A 1989, 39, 3563-3574
22. Frenkel, D.; Smit, B. Understanding Molecular Simulation: From Algorithms to Applications, 2nd ed.; Academic Press: San Diego, CA, 2002.
23. Berne, B. J.; Straub, J. E. Curr. Opin. Struct. Biol. 1997, 7, 181-189
24. Liu, Z.; Berne, B. J. J. Chem. Phys. 1993, 99, 6071-6077
25. Hongzhi, L.; Fajer, M.; Yang, W. J. Chem. Phys. 2007, 126, 024106
26. Earl, D. J.; Deem, M. W. Phys. Chem. Chem. Phys. 2005, 7, 3910-3916
27. Rosso, L.; Minary, P.; Zhu, Z.; Tuckerman, M. E. J. Chem. Phys. 2002, 116, 4389-4402
28. Zhu, Z.; Tuckerman, M. E.; Samuelson, S. O.; Martyna, G. J. Phys. Rev. Lett. 2002, 88, 100201
29. Lin, I. C.; Tuckerman, M. E. J. Phys. Chem. B 2010, 114, 15935-15940
30. Hansen, H. S.; Hunenberger, P. H. J. Comput. Chem. 2010, 31, 1-23
31. Ferguson, A. L.; Debenedetti, P. G.; Panagiotopoulos, A. Z. J. Phys. Chem. B 2009, 113, 6405-6414
32. Khavrutskii, I. V.; Wallqvist, A. J. Chem. Theory Comput. 2010, 6, 3427-3441
33. Paluch, A. S.; Shah, J. K.; Maginn, E. J. J. Chem. Theory Comput. 2011, 7, 1394-1403
34. Lyubartsev, A. P.; Martsinovski, A. A.; Shevkunov, S. V.; Vorontsov-Velyaminov, P. N. J. Chem. Phys. 1992, 96, 1776-1783
35. Lyubartsev, A. P.; Laaksonen, A.; Vorontsov-Velyaminov, P. N. Mol. Phys. 1994, 82, 455-471
36. Wilding, N. B.; Muller, M. J. Chem. Phys. 1994, 101, 4324-4330
37. Paluch, A. S.; Jayaraman, S.; Shah, J. K.; Maginn, E. J. J. Chem. Phys. 2010, 133, 124504
38. Paluch, A. S.; Cryan, D. D.; Maginn, E. J. J. Chem. Eng. Data 2011, 56, 1587-1595
39. Lyubartsev, A. P.; Jacobsson, S. P.; Sundholm, G.; Laaksonen, A. J. Phys. Chem. B 2001, 105, 7775-7782
40. Chang, J. J. Chem. Phys. 2009, 131, 074103
41. Boulougouris, G. C.; Errington, J. R.; Economou, I. G.; Panagiotopoulos, A. Z.; Theodorou, D. N. J. Phys. Chem. B 2000, 104, 4958-4963
42. Wang, F.; Landau, D. P. Phys. Rev. Lett. 2001, 86, 2050-2053
43. Yan, Q.; Faller, R.; de Pablo, J. J. J. Chem. Phys. 2002, 116, 8745-8749
44. Shell, M. S.; Debenedetti, P. G.; Panagiotopoulos, A. Z. Phys. Rev. E 2002, 66, 056703
45. Bennett, C. H. J. Comput. Phys. 1976, 22, 245-268
46. Lu, N.; Singh, J. K.; Kofke, D. A. J. Chem. Phys. 2003, 118, 2977-2984
47. Shirts, M. R.; Bair, E.; Hooker, G.; Pande, V. S. Phys. Rev. Lett. 2003, 91, 140601
48. Fenwick, M. K.; Escobedo, F. A. J. Chem. Phys. 2004, 120, 3066-3074
49. Allen, M. P.; Tildesley, D. J. Computer Simulation of Liquids; Oxford University Press Inc.: New York, 1987.
50. Beutler, T. C.; Mark, A. E.; van Schaik, R. C.; Gerber, P. R.; van Gunsteren, W. F. Chem. Phys. Lett. 1994, 222, 529-539
51. Steinbrecher, T.; Mobley, D. L.; Case, D. A. J. Chem. Phys. 2007, 127, 214108
52. Wu, D.; Kofke, D. A. J. Chem. Phys. 2005, 123, 054103
53. Wu, D.; Kofke, D. A. J. Chem. Phys. 2005, 123, 084109
54. Wang, J.; Wolf, R. M.; Caldwell, J. W.; Kollman, P. A.; Case, D. A. J. Comput. Chem. 2004, 25, 1157-1174
55. Wang, J.; Wang, W.; Kollman, P. A.; Case, D. A. J. Mol. Graphics Modell. 2006, 25, 247-260
56. Martin, M. G.; Siepmann, J. I. J. Phys. Chem. B 1998, 102, 2569-2577
57. Chen, B.; Potoff, J. J.; Siepmann, J. I. J. Phys. Chem. B 2001, 105, 3093-3104
58. Cornell, W. D.; Cieplak, P.; Bayly, C. I.; Gould, I. R.; Merz, K. M.; Ferguson, D. M.; Spellmeyer, D. C.; Fox, T. F.; Caldwell, J. W.; Kollman, P. A. J. Am. Chem. Soc. 1995, 117, 5179-5197
59. Berendsen, H. J. C.; Grigera, J. R.; Straatsma, T. P. J. Phys. Chem. 1987, 91, 6269-6271
60. Wu, Y.; Tepper, H. L.; Voth, G. A. J. Chem. Phys. 2006, 124, 024503
61. Feenstra, K. A.; Hess, B.; Berendsen, H. J. C. J. Comput. Chem. 1999, 20, 786-798
62. Bennett, C. H. J. Comput. Phys. 1975, 19, 267-279
63. Lyubartsev, A. P.; Laaksonen, A. Comput. Phys. Commun. 2000, 128, 565-589
64. Lyubartsev, A. P.; Laaksonen, A. MDynaMix: a Molecular Dynamics Program; Stockholm University: Stockholm, Sweden; http://www.fos.su.se/~sasha/mdynamix/. Accessed February 1, 2010).
65. Tuckerman, M.; Berne, B. J.; Martyna, G. J. J. Chem. Phys. 1992, 97, 1990-2001
66. Andersen, H. C. J. Chem. Phys. 1980, 72, 2384-2393
67. Martyna, G. J.; Tobias, D. J.; Klein, M. L. J. Chem. Phys. 1994, 101, 4177-4189
68. Martyna, G. J.; Tuckerman, M. E.; Tobias, D. J.; Klein, M. L. Mol. Phys. 1996, 87, 1117-1157
69. van der Spoel, D.; Lindahl, E.; Hess, B.; Groenhof, G.; Mark, A. E.; Berendsen, H. J. C. J. Comput. Chem. 2005, 26, 1701-1718
70. Mobley, D. L.; Chodera, J. D.; Dill, K. A. J. Chem. Phys. 2006, 125, 084902
71. Torrie, G. M.; Valleau, J. P. J. Comput. Phys. 1977, 23, 187-199
72. Shirts, M. R.; Chodera, J. D. J. Chem. Phys. 2008, 129, 124105
73. Dill, K. A.; Bromberg, S. Molecular Driving Forces: Statistical Thermodynamics in Chemistry and Biology; Garland Science: New York, 2003.
74. Israelachvili, J. Intermolecular and Surface Forces, 2nd ed.; Academic Press: San Diego, CA, 1991.
75. Wang, J.; Cieplak, P.; Kollman, P. A. J. Comput. Chem. 2000, 21, 1049-1074
76. Jorgensen, W. L.; Maxwell, D. S.; Tirado-Rives, J. J. Am. Chem. Soc. 1996, 118, 11225-11236
77. 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. J. Phys. Chem. B 1998, 102, 3586-3616
78. Garrido, N. M.; Queimada, A. J.; Jorge, M.; Economou, I. G.; Macedo, E. A. Fluid Phase Equilib. 2010, 296, 110-115
79. Stovall, D. M.; Givens, C.; Keown, S.; Hoover, K. R.; Rodriquez, E.; Acree, W. E.; Abraham, M. H. Phys. Chem. Liq. 2005, 43, 261-268
80. Gaballe, M. T.; Skillman, A. G.; Nicholls, A.; Guthrie, J. P.; Taylor, P. J. J. Comput.-Aided Mol. Des. 2010, 24, 259-279
81. Humphrey, W.; Dalke, A.; Schulten, K. J. Mol. Graphics 1996, 14, 33-38