Protein functional motions: Basic concepts and computational methodologies

Advances in Chemical Physics

Volumn 145, Issue 1, 2011, Pages 35-82

  Fuchigami, Sotaro ^a   Fujisaki, Hiroshi ^b,c   Matsunaga, Yasuhiro ^b   Kidera, Akinori ^a,b  

^a YOKOHAMA CITY UNIVERSITY   (Japan)

^b RIKEN   (Japan)

^c NIPPON MEDICAL SCHOOL   (Japan)

Author keywords

[No Author keywords available]

Indexed keywords

EID: 84862273727     PISSN: 00652385     EISSN: None     Source Type: Book Series    
DOI: 10.1002/9781118087817.ch2     Document Type: Article

References (333)

1. E. Jain, A. Bairoch, S. Duvaud, I. Phan, N. Redaschi, B. E. Suzek, M. J. Martin, P. McGarvey, and E. Gasteiger, BMC Bioinform. 10, 136 (2009).
2. M. Kanehisa, M. Araki, S. Goto, M. Hattori, M. Hirakawa, M. Itoh, T. Katayama, S. Kawashima, S. Okuda, T. Tokimatsu, and Y. Yamanishi, Nucleic Acids Res. 36, D480 (2008).
3. H. Berman, K. Henrick, and H. Nakamura, Nat. Struct. Biol. 10, 980 (2003).
4. J. Drenth and J. Mesters, Principles of Protein X-Ray Crystallography, Springer, New York, 2007.
5. C.-I. Brändén and J. Tooze, Introduction to Protein Structure, Garland Pub., New York, 1999.
6. H. M. Berman, J.Westbrook, Z. Feng, G. Gilliland, T. N. Bhat, H.Weissig, I. N. Shindyalov, and P. E. Bourne, Nucleic Acids Res. 28, 235 (2000).
7. A. M. Lesk, Introduction to Protein Architecture: The Structural Biology of Proteins, Oxford University Press, Oxford, 2001.
8. D. Ringe and G. A. Petsko, Methods Enzymol. 131, 389 (1986).
9. B. T. M. Willis and A. W. Pryor, Thermal Vibrations in Crystallography, Cambridge University Press, London, 1975.
10. R. Diamond, Acta Crystallogr. A 46 (Pt 6), 425 (1990).
11. A. Kidera and N. Go, Proc. Natl. Acad. Sci. USA 87, 3718 (1990).
12. B. K. Poon, X. Chen, M. Lu, N. K. Vyas, F. A. Quiocho, Q. Wang, and J. Ma, Proc. Natl. Acad. Sci. USA 104, 7869 (2007).
13. J. Harada and M. Sakata, Acta Crystallogr. A 30, 77 (1974).
14. A. Kidera, K. Inaka, M. Matsushima, and N. Go, J. Mol. Biol. 225, 477 (1992).
15. S. Kundu, J. S. Melton, D. C. Sorensen, and G. N. Phillips, Jr., Biophys. J. 83, 723 (2002).
16. H. Frauenfelder, Int. J. Quantum Chem. 35, 711 (1989).
17. H. Frauenfelder, G. A. Petsko, and D. Tsernoglou, Nature 280, 558 (1979).
18. H. Hartmann, F. Parak, W. Steigemann, G. A. Petsko, D. R. Ponzi, and H. Frauenfelder, Proc. Natl. Acad. Sci. USA 79, 4967 (1982).
19. F. Parak, H. Hartmann, K. D. Aumann, H. Reuscher, G. Rennekamp, H. Bartunik, and W. Steigemann, Eur. Biophys. J. 15, 237 (1987).
20. R. F. Tilton, Jr., J. C. Dewan, and G. A. Petsko, Biochemistry 31, 2469 (1992).
21. B. F. Rasmussen, A. M. Stock, D. Ringe, and G. A. Petsko, Nature 357, 423 (1992).
22. W. Doster, S. Cusack, and W. Petry, Nature 337, 754 (1989).
23. M. Ferrand, A. J. Dianoux, W. Petry, and G. Zaccai, Proc. Natl. Acad. Sci. USA 90, 9668 (1993).
24. F. Parak, E. W. Knapp, and D. Kucheida, J. Mol. Biol. 161, 177 (1982).
25. S. H. Chong, Y. Joti, A. Kidera, N. Go, A. Ostermann, A. Gassmann, and F. Parak, Eur. Biophys. J. 30, 319 (2001).
26. Y. Joti, M. Nakasako, A. Kidera, and N. Go, Acta Crystallogr. D 58, 1421 (2002).
27. S. Remington, G. Wiegand, and R. Huber, J. Mol. Biol. 158, 111 (1982).
28. C. W. Muller, G. J. Schlauderer, J. Reinstein, and G. E. Schulz, Structure 4, 147 (1996).
29. R. Koike, T. Amemiya, M. Ota, and A. Kidera, J. Mol. Biol. 379, 397 (2008).
30. W. E. Meador, A. R. Means, and F. A. Quiocho, Science 262 1718 (1993).
31. A. J. Sharff, L. E. Rodseth, J. C. Spurlino, and F. A. Quiocho, Biochemistry 31, 10657 (1992).
32. A. J. Björkman and S. L. Mowbray, J. Mol. Biol. 279, 651 (1998).
33. S. Flores, N. Echols, D. Milburn, B. Hespenheide, K. Keating, J. Lu, S. Wells, E. Z. Yu, M. Thorpe, and M. Gerstein, Nucleic Acids Res. 34, D296 (2006).
34. R. A. Lee, M. Razaz, and S. Hayward, Bioinformatics 19, 1290 (2003).
35. G. Qi, R. Lee, and S. Hayward, Bioinformatics 21 2832 (2005).
36. S. Hayward and H. J. C. Berendsen, Proteins 30, 144 (1998).
37. S. Hayward and R. A. Lee, J. Mol. Graph. Model. 21, 181 (2002).
38. F. Tama and Y.-H. Sanejouand, Protein Eng. 14, 1 (2001).
39. W. G. Krebs, V. Alexandrov, C. A. Wilson, N. Echols, H. Yu, and M. Gerstein, Proteins 48, 682 (2002).
40. I. Schlichting, S. C. Almo, G. Rapp, K. Wilson, K. Petratos, A. Lentfer, A. Wittinghofer, W. Kabsch, E. F. Pai, G. A. Petsko, et al., Nature 345, 309 (1990).
41. H. Ihee, S. Rajagopal, V. Srajer, R. Pahl, S. Anderson, M. Schmidt, F. Schotte, P. A. Anfinrud, M. Wulff, and K. Moffat, Proc. Natl. Acad. Sci. USA 102, 7145 (2005).
42. C. Vonrhein, G. J. Schlauderer, and G. E. Schulz, Structure 3, 483 (1995).
43. E. Fioravanti, A. Haouz, T. Ursby, H. Munier-Lehmann, M. Delarue, and D. Bourgeois, J. Mol. Biol. 327, 1077 (2003).
44. M. R. Sawaya and J. Kraut, Biochemistry 36, 586 (1997).
45. A. L. Wells, A. W. Lin, L. Q. Chen, D. Safer, S. M. Cain, T. Hasson, B. O. Carragher, R. A. Milligan, and H. L. Sweeney, Nature 401, 505 (1999).
46. N. F. Endres, C. Yoshioka, R. A. Milligan, and R. D. Vale, Nature 439, 875 (2006).
47. N. A. Ranson, G. W. Farr, A. M. Roseman, B. Gowen, W. A. Fenton, A. L. Horwich, and H. R. Saibil, Cell 107, 869 (2001).
48. J. Frank and R. K. Agrawal, Nature 406, 318 (2000).
49. J. F. Conway, W. R. Wikoff, N. Cheng, R. L. Duda, R. W. Hendrix, J. E. Johnson, and A. C. Steven, Science 292, 744 (2001).
50. F. Tama, M. Valle, J. Frank, and C. L. Brooks, III, Proc. Natl. Acad. Sci. USA 100, 9319 (2003).
51. E. L. Ulrich, H. Akutsu, J. F. Doreleijers, Y. Harano, Y. E. Ioannidis, J. Lin, M. Livny, S. Mading, D. Maziuk, Z. Miller, E. Nakatani, C. F. Schulte, D. E. Tolmie, R. Kent Wenger, H. Yao, and J. L. Markley, Nucleic Acids Res. 36, D402 (2008).
52. J. Cavanagh, Protein NMR Spectroscopy: Principles and Practice, Academic Press, Amsterdam, (2007).
53. K. Henzler-Wildman and D. Kern, Nature 450, 964 (2007).
54. A. G. Palmer, III, Chem. Rev. 104, 3623 (2004).
55. A. Mittermaier and L. E. Kay, Science 312, 224 (2006).
56. D. D. Boehr, H. J. Dyson, and P. E. Wright, Chem. Rev. 106, 3055 (2006).
57. G. Lipari and A. Szabo, J. Am. Chem. Soc. 104, 4546 (1982).
58. G. M. Clore, A. Szabo, A. Bax, L. E. Kay, P. C. Driscoll, and A. M. Gronenborn, J. Am. Chem. Soc. 112, 4989 (2002).
59. L. K. Nicholson, L. E. Kay, D. M. Baldisseri, J. Arango, P. E. Young, A. Bax, and D. A. Torchia, Biochemistry 31, 5253 (1992).
60. O. Millet, D. R. Muhandiram, N. R. Skrynnikov, and L. E. Kay, J. Am. Chem. Soc. 124, 6439 (2002).
61. D. A. Case, Acc. Chem. Res. 35, 325 (2002).
62. K. Lindorff-Larsen, R. B. Best, M. A. Depristo, C. M. Dobson, and M. Vendruscolo, Nature 433, 128 (2005).
63. A. Bax, Protein Sci. 12, 1 (2003).
64. J. Meiler, J. J. Prompers, W. Peti, C. Griesinger, and R. Bruschweiler, J. Am. Chem. Soc. 123, 6098 (2001).
65. O. F. Lange, N.-A. Lakomek, C. Farès, G. F. Schröder, K. F. Walter, S. Becker, J. Meiler, H. Grubmüller, C. Griesinger, and B. L. de Groot, Science 320, 1471 (2008).
66. A. G. Palmer, III, C. D. Kroenke, and J. P. Loria, Methods Enzymol. 339, 204 (2001).
67. R. Ishima and D. A. Torchia, J. Biomol. NMR 14, 369 (1999).
68. D. McElheny, J. R. Schnell, J. C. Lansing, H. J. Dyson, and P. E. Wright, Proc. Natl. Acad. Sci. USA 102, 5032 (2005).
69. G. M. Clore, C. Tang, and J. Iwahara, Curr. Opin. Struct. Biol. 17, 603 (2007).
70. C. Tang, C. D. Schwieters, and G. M. Clore, Nature 449 1078 (2007).
71. Y. C. Kim, C. Tang, G. M. Clore, and G. Hummer, Proc. Natl. Acad. Sci. USA 105, 12855 (2008).
72. E. Haustein and P. Schwille, Curr. Opin. Struct. Biol. 14, 531 (2004).
73. H. P. Lu, Acc. Chem. Res. 38, 557 (2005).
74. X. Michalet, S. Weiss, and M. Jager, Chem. Rev. 106, 1785 (2006).
75. B. Schuler and W. A. Eaton, Curr. Opin. Struct. Biol. 18, 16 (2008).
76. J. A. Hanson, K. Duderstadt, L. P.Watkins, S. Bhattacharyya, J. Brokaw, J.W. Chu, and H. Yang, Proc. Natl. Acad. Sci. USA 104, 18055 (2007).
77. A. Baba and T. Komatsuzaki, Proc. Natl. Acad. Sci. USA 104, 19297 (2007).
78. Y. Matsunaga and A. Kidera, unpublished.
79. K. H. Fischer and J. Hertz, Spin Glasses, Cambridge University Press, Cambridge, UK, 1993.
80. N. Go, Annu. Rev. Biophys. Bioeng. 12, 183 (1983).
81. H. Frauenfelder, S. G. Sligar, and P. G. Wolynes, Science 254, 1598 (1991).
82. S. Hayward, in Computational Biochemistry and Biophysics, O. M. Becker, ed., Marcel Dekker, New York 2001.
83. F. Tama, Protein Pept. Lett. 10, 119 (2003).
84. N. Go, T. Noguti, and T. Nishikawa, Proc. Natl. Acad. Sci. USA 80, 3696 (1983).
85. B. Brooks and M. Karplus, Proc. Natl. Acad. Sci. USA 80, 6571 (1983).
86. M. Levitt, C. Sander, and P. S. Stern, J. Mol. Biol. 181, 423 (1985).
87. B. Brooks and M. Karplus, Proc. Natl. Acad. Sci. USA 82, 4995 (1985).
88. J. Ma and M. Karplus, J. Mol. Biol. 274, 114 (1997).
89. J. Ma and M. Karplus, Proc. Natl. Acad. Sci. USA 94, 11905 (1997).
90. J. Ma and M. Karplus, Proc. Natl. Acad. Sci. USA 95, 8502 (1998).
91. A. Thomas, K. Hinsen, M. J. Field, and D. Perahia, Proteins 34, 96 (1999).
92. Y. Shen, Y. Kong, and J. Ma, Proc. Natl. Acad. Sci. USA 99, 1949 (2002).
93. B. Xiong, D. L. Burk, J. Shen, X. Luo, H. Liu, J. Shen, and A. M. Berghuis, Proteins 71 1984 (2008).
94. S. Hayward, A. Kitao, and H. J. C. Berendsen, Proteins 27, 425 (1997).
95. F. Tama, F. X. Gadea, O. Marques, and Y.-H. Sanejouand, Proteins 41, 1 (2000).
96. G. Li and Q. Cui, Biophys. J. 83, 2457 (2002).
97. G. Li and Q. Cui, Biophys. J. 86, 743 (2004).
98. Q. Cui, G. Li, J. Ma, and M. Karplus, J. Mol. Biol. 340, 345 (2004).
99. A. Van Wynsberghe, G. Li, and Q. Cui, Biochemistry 43, 13083 (2004).
100. M. Wang, R. T. Borchardt, R. L. Schowen, and K. Kuczera, Biochemistry 44, 7228 (2005).
101. X. Cheng, B. Lu, B. Grant, R. J. Law, and J. A. McCammon, J. Mol. Biol. 355, 310 (2006).
102. M. M. Tirion, Phys. Rev. Lett. 77, 1905 (1996).
103. M. Delarue and Y. H. Sanejouand, J. Mol. Biol. 320, 1011 (2002).
104. N. Reuter, K. Hinsen, and J. J. Lacapère, Biophys. J. 85, 2186 (2003).
105. H. Valadié, J. J. Lacapčre, Y.-H. Sanejouand, and C. Etchebest, J. Mol. Biol. 332, 657 (2003).
106. W. Zheng and S. Doniach, Proc. Natl. Acad. Sci. USA 100, 13253 (2003).
107. E. Lindahl and M. Delarue, Nucleic Acids Res. 33, 4496 (2005).
108. W. Zheng and B. Brooks, J. Mol. Biol. 346, 745 (2005).
109. W. Zheng and B. R. Brooks, Biophys. J. 89, 167 (2005).
110. W. Zheng, B. R. Brooks, and D. Thirumalai, Biophys. J. 93, 2289 (2007).
111. M. S. Liu, B. D. Todd, S. Yao, Z.-P. Feng, R. S. Norton, and R. J. Sadus, Proteins 73, 218 (2008).
112. A. Matsumoto, T. Kamata, J. Takagi, K. Iwasaki, and K. Yura, Biophys. J. 95, 2895 (2008).
113. V. Alexandrov, U. Lehnert, N. Echols, D. Milburn, D. Engelman, and M. Gerstein, Protein Sci. 14, 633 (2005).
114. T. Z. Sen, M. Kloster, R. L. Jernigan, A. Kolinski, J. M. Bujnicki, and A. Kloczkowski, Biophys. J. 94, 2482 (2008).
115. M. Lu and J. Ma, Biophys. J. 89, 2395 (2005).
116. I. Bahar, A. R. Atilgan, and B. Erman, Fold. Des. 2, 173 (1997).
117. B. E. Eichinger, Macromolecules 13, 1 (1980).
118. A. R. Atilgan, S. R. Durell, R. L. Jernigan, M. C. Demirel, O. Keskin, and I. Bahar, Biophys. J. 80, 505 (2001).
119. I. Bahar, A. R. Atilgan, M. C. Demirel, and B. Erman, Phys. Rev. Lett. 80, 2733 (1998).
120. I. Bahar, B. Erman, R. L. Jernigan, A. R. Atilgan, and D. G. Covell, J. Mol. Biol. 285, 1023 (1999).
121. I. Bahar and R. L. Jernigan, Biochemistry 38, 3478 (1999).
122. B. Isin, P. Doruker, and I. Bahar, Biophys. J. 82, 569 (2002).
123. N. A. Temiz and I. Bahar, Proteins 49, 61 (2002).
124. C. Xu, D. Tobi, and I. Bahar, J. Mol. Biol. 333, 153 (2003).
125. L.-W. Yang and I. Bahar, Structure 13, 893 (2005).
126. I. H. Shrivastava and I. Bahar, Biophys. J. 90, 3929 (2006).
127. B. A. Hall, S. L. Kaye, A. Pang, R. Perera, and P. C. Biggin, J. Am. Chem. Soc. 129, 11394 (2007).
128. R. Burioni, D. Cassi, F. Cecconi, and A. Vulpiani, Proteins 55, 529 (2004).
129. C. L. Brooks, M. Karplus, and B. M. Pettitt, Proteins: A Theoretical Perspective of Dynamics, Structure, and Thermodynamics, Wiley, New York, 1988.
130. M. Karplus and J. N. Kushick, Macromolecules 14, 325 (1981).
131. R. M. Levy, M. Karplus, J. Kushick, and D. Perahia, Macromolecules 17, 1370 (1984).
132. O. Edholm and H. J. C. Berendsen, Mol. Phys. 51, 1011 (1984).
133. I. T. Jolliffe, Principal Component Analysis, Springer, New York, 2002.
134. S. Hayward, A. Kitao, and N. Go, Protein Sci. 3, 936 (1994).
135. S. Hayward, A. Kitao, and N. Go, Proteins 23, 177 (1995).
136. A. Amadei, A. B. M. Linssen, and H. J. C. Berendsen, Proteins 17, 412 (1993).
137. A. Kitao, F. Hirata, and N. Go, Chem. Phys. 158, 447 (1991).
138. A. L. Tournier and J. C. Smith, Phys. Rev. Lett. 91, 208106 (2003).
139. D. M. F. van Aalten, A. Amadei, A. B. M. Linssen, V. G. H. Eijsink, G. Vriend, and H. J. C. Berendsen, Proteins 22, 45 (1995).
140. D. van der Spoel, B. L. de Groot, S. Hayward, H. J. C. Berendsen, and H. J. Vogel, Protein Sci. 5, 2044 (1996).
141. D. M. F. van Aalten, B. L. de Groot J. B. C. Findlay, H. J. C. Berendsen, and A. Amadei, J. Comput. Chem. 18, 169 (1997).
142. B. L. de Groot, S. Hayward, D. M. F. van Aalten, A. Amadei, and H. J. C. Berendsen, Proteins 31, 116 (1998).
143. B. L. de Groot, G. Vriend, and H. J. C. Berendsen, J. Mol. Biol. 286, 1241 (1999).
144. D. Roccatano, A. E. Mark, and S. Hayward, J. Mol. Biol. 310, 1039 (2001).
145. D. Mitomo, H. K. Nakamura, K. Ikeda, A. Yamagishi, and J. Higo, Proteins 64, 883 (2006).
146. H. Lei, C. Wu, H. Liu, and Y. Duan, Proc. Natl. Acad. Sci. USA 104, 4925 (2007).
147. X. Cheng, I. Ivanov, H. Wang, S. M. Sine, and J. A. McCammon, Biophys. J. 93, 2622 (2007).
148. M. J. Bradley, P. T. Chivers, and N. A. Baker, J. Mol. Biol. 378, 1155 (2008).
149. B. Hess, Phys. Rev. E 62, 8438 (2000).
150. B. Hess, Phys. Rev. E 65, 031910 (2002).
151. Y. Mu, P. H. Nguyen, and G. Stock, Proteins 58, 45 (2005).
152. W. Kabsch, Acta Crystallogr. A 32, 922 (1976).
153. W. Kabsch, Acta Crystallogr. A 34, 827 (1978).
154. C. Eckart, Phys. Rev. E 47, 552 (1935).
155. P. H. Hünenberger, A. E. Mark, and W. F. van Gunsteren, J. Mol. Biol. 252, 492 (1995).
156. J. J. Prompers and R. Brüschweiler, Proteins 46, 177 (2002).
157. O. F. Lange and H. Grubmüller, Proteins 62 1053 (2006).
158. O. F. Lange and H. Grubmüller, Proteins 70, 1294 (2008).
159. P. H. Nguyen, Proteins 67, 579 (2007).
160. P. H. Nguyen, Chem. Phys. Lett. 468, 90 (2009).
161. K. Moritsugu and A. Kidera, J. Phys. Chem. B 108, 3890 (2004).
162. Y. Matsunaga, S. Fuchigami, and A. Kidera, J. Chem. Phys. 130, 124104 (2009).
163. A. Kitao, S. Hayward, and N. Go, Proteins 33, 496 (1998).
164. E. Fischer, Ber. Dtsch. Chem. Ges. 27, 2985 (1894).
165. A. Gutteridge and J. Thornton, FEBS Lett. 567, 67 (2004).
166. A. Gutteridge and J. Thornton, J. Mol. Biol. 346, 21 (2005).
167. D. E. Koshland, Jr., Proc. Natl. Acad. Sci. USA 44, 98 (1958).
168. D. E. Koshland, Jr., J. Cell. Comp. Physiol. 54, 245 (1959).
169. J. C. Kendrew, G. Bodo, H. M. Dintzis, R. G. Parrish, H. Wyckoff, and D. C. Phillips, Nature 181, 662 (1958).
170. D. E. Koshland, Jr., G. Némethy, and D. Filmer, Biochemistry 5, 365 (1966).
171. J. Monod and F. Jacob, Cold Spring Harb. Symp. Quant. Biol. 26, 389 (1961).
172. J. Monod, J. P. Changeux, and F. Jacob, J. Mol. Biol. 6, 306 (1963).
173. J. P. Changeux, Cold Spring Harb. Symp. Quant. Biol. 26, 313 (1961).
174. J. P. Changeux and S. J. Edelstein, Science 308, 1424 (2005).
175. M. Eigen, Q. Rev. Biophys. 1, 3 (1968).
176. J. Monod, J. Wyman, and J. P. Changeux, J. Mol. Biol. 12, 88 (1965).
177. W. A. Eaton, E. R. Henry, J. Hofrichter, S. Bettati, C. Viappiani, and A. Mozzarelli, IUBMB Life 59, 586 (2007).
178. J. Foote and C. Milstein, Proc. Natl. Acad. Sci. USA 91, 10370 (1994).
179. L. Leder, C. Berger, S. Bornhauser, H. Wendt, F. Ackermann, I. Jelesarov, and H. R. Bosshard, Biochemistry 34, 16509 (1995).
180. C. Berger, S. Weber-Bornhauser, J. Eggenberger, J. Hanes, A. Pluckthun, and H. R. Bosshard, FEBS Lett. 450, 149 (1999).
181. C. J. Tsai, S. Kumar, B. Ma, and R. Nussinov, Protein Sci. 8, 1181 (1999).
182. H. R. Bosshard, News Physiol. Sci. 16, 171 (2001).
183. C. E. Bostock-Smith, S. A. Harris, C. A. Laughton, and M. A. Searle, Nucleic Acids Res. 29, 693 (2001).
184. C. S. Goh, D. Milburn, and M. Gerstein, Curr. Opin. Struct. Biol. 14, 104 (2004).
185. R. Nevo, V. Brumfeld, M. Elbaum, P. Hinterdorfer, and Z. Reich, Biophys. J. 87, 2630 (2004).
186. K. Okazaki and S. Takada, Proc. Natl. Acad. Sci. USA 105, 11182 (2008).
187. Q. Cui and M. Karplus, Protein Sci. 17, 1295 (2008).
188. S. M. Sullivan and T. Holyoak, Proc. Natl. Acad. Sci. USA 105, 13829 (2008).
189. T. R. Weikl and C. von Deuster, Proteins 75, 104 (2009).
190. R. V. Swift and J. A. McCammon, J. Am. Chem. Soc. 131, 5126 (2009).
191. D. Ekonomiuk and A. Caflisch, Protein Sci. 18, 1003 (2009).
192. R. C.Wade, R. R. Gabdoulline, S. K. Ludemann, and V. Lounnas, Proc. Natl. Acad. Sci. USA 95, 5942 (1998).
193. M. Ikeguchi, J. Ueno, M. Sato, and A. Kidera, Phys. Rev. Lett. 94, 078102 (2005).
194. T. Amemiya, R. Koike, S. Fuchigami, M. Ikeguchi, and A. Kidera, J. Mol. Biol. 408, 568 (2011).
195. S. Omori, S. Fuchigami, M. Ikeguchi, and A. Kidera, J. Comput. Chem., 30, 2602 (2009).
196. T. Stockner, H. J. Vogel, and D. P. Tieleman, Biophys. J. 89, 3362 (2005).
197. C. Kandt, Z. Xu, and D. P. Tieleman, Biochemistry 45, 13284 (2006).
198. S. Hayward and A. Kitao, Biophys. J. 91, 1823 (2006).
199. A. Amadei, A. B. M. Linssen, B. L. de Groot, D. M. F. van Aalten, and H. J. C. Berendsen, J. Biomol. Struct. Dyn. 13, 615 (1996).
200. B. L. de Groot, A. Amadei, D. M. F. van Aalten, and H. J. C. Berendsen, J. Biomol. Struct. Dyn. 13, 741 (1996).
201. B. L. de Groot, A. Amadei, R. M. Scheek, N. A. J. van Nuland, and H. J. C. Berendsen, Proteins 26, 314 (1996).
202. I. Daidone, D. Roccatano, and S. Hayward, J. Mol. Biol. 339, 515 (2004).
203. C. Snow, G. Qi, and S. Hayward, Proteins 67, 325 (2007).
204. J. Schlitter, M. Engels, P. Krüger, E. Jacoby, and A. Wollmer, Mol. Simul. 10, 291 (1993).
205. J. Schlitter, M. Engels, and P. Krüger, J. Mol. Graph. 12, 84 (1994).
206. E. Jacoby, P. Kruger, J. Schlitter, D. Roper, and A. Wollmer, Protein Eng. 9, 113 (1996).
207. J. F. Diaz, B. Wroblowski, J. Schlitter, and Y. Engelborghs, Proteins 28, 434 (1997).
208. S. Kuppens, J. F. Diaz, and Y. Engelborghs, Protein Sci. 8, 1860 (1999).
209. B. Wroblowski, J. F. Diaz, J. Schlitter, and Y. Engelborghs, Protein Eng. 10, 1163 (1997).
210. J. Mátrai, G. Verheyden, P. Krüger, and Y. Engelborghs, Protein Sci. 13, 3139 (2004).
211. O. Roche and M. J. Field, Protein Eng. 12, 285 (1999).
212. L. Yang, W. Beard, S.Wilson, B. Roux, S. Broyde, and T. Schlick, J. Mol. Biol. 321, 459 (2002).
213. R. V. Swift and J. A. McCammon, Biochemistry 47, 4102 (2008).
214. J. Ma, P. B. Sigler, Z. Xu, and M. Karplus, J. Mol. Biol. 302, 303 (2000).
215. T. C. Flynn, L. Swint-Kruse, Y. Kong, C. Booth, K. S. Matthews, and J. Ma, Protein Sci. 12, 2523 (2003).
216. Y. Kong, J. Ma, M. Karplus, and W. N. Lipscomb, J. Mol. Biol. 356, 237 (2006).
217. Y. Kong, Y. Shen, T. E. Warth, and J. Ma, Proc. Natl. Acad. Sci. USA 99, 5999 (2002).
218. M. Compoint, F. Picaud, C. Ramseyer, and C. Girardet, J. Chem. Phys. 122, 134707 (2005).
219. R. J. Law, K. Munson, G. Sachs, and F. C. Lightstone, Biophys. J. 95, 2739 (2008).
220. W. Zhong, W. Guo, and S. Ma, FEBS Lett. 582, 3320 (2008).
221. K. Y. Sanbonmatsu, S. Joseph, and C. S. Tung, Proc. Natl. Acad. Sci. USA 102, 15854 (2005).
222. B. Isralewitz, M. Gao, and K. Schulten, Curr. Opin. Struct. Biol. 11, 224 (2001).
223. B. Isralewitz, J. Baudry, J. Gullingsrud, D. Kosztin, and K. Schulten, J. Mol. Graph. Model. 19, 13 (2001).
224. M. Sotomayor and K. Schulten, Science 316, 1144 (2007).
225. H. Lu, B. Isralewitz, A. Krammer, V. Vogel, and K. Schulten, Biophys. J. 75, 662 (1998).
226. A. Krammer, H. Lu, B. Isralewitz, K. Schulten, and V. Vogel, Proc. Natl. Acad. Sci. USA 96, 1351 (1999).
227. P. E. Marszalek, H. Lu, H. Li, M. Carrion-Vazquez, A. F. Oberhauser, K. Schulten, and J. M. Fernandez, Nature 402, 100 (1999).
228. M. V. Bayas, K. Schulten, and D. Leckband, Biophys. J. 84, 2223 (2003).
229. T. Kim, A. Rhee, and C. M. Yip, J. Am. Chem. Soc. 128, 5330 (2006).
230. M. A. Cuendet and O. Michielin, Biophys. J. 95, 3575 (2008).
231. B. Isralewitz, S. Izrailev, and K. Schulten, Biophys. J. 73, 2972 (1997).
232. D. Kosztin, S. Izrailev, and K. Schulten, Biophys. J. 76, 188 (1999).
233. W. Wriggers and K. Schulten, Proteins 35, 262 (1999).
234. S. K. Lüdemann, V. Lounnas, and R. C. Wade, J. Mol. Biol. 303, 813 (2000).
235. L. Shen, J. Shen, X. Luo, F. Cheng, Y. Xu, K. Chen, E. Arnold, J. Ding, and H. Jiang, Biophys. J. 84, 3547 (2003).
236. Y. Xu, J. Shen, X. Luo, I. Silman, J. L. Sussman, K. Chen, and H. Jiang, J. Am. Chem. Soc. 125, 11340 (2003).
237. C. Niu, Y. Xu, X. Luo, W. Duan, I. Silman, J. L. Sussman, W. Zhu, K. Chen, J. Shen, and H. Jiang, J. Phys. Chem. B 109, 23730 (2005).
238. B. Lu, C. F. Wong, and J. A. McCammon, Protein Sci. 14, 159 (2005).
239. C. Kobayashi and S. Takada, Biophys. J. 90, 3043 (2006).
240. D. Zhang, J. Gullingsrud, and J. A. McCammon, J. Am. Chem. Soc. 128, 3019 (2006).
241. X. Liu, Y. Xu, X. Wang, F. J. Barrantes, and H. Jiang, J. Phys. Chem. B 112, 4087 (2008).
242. L. M. Nilsson, W. E. Thomas, E. V. Sokurenko, and V. Vogel, Structure 16 1047 (2008).
243. J. Saam, E. Tajkhorshid, S. Hayashi, and K. Schulten, Biophys. J. 83, 3097 (2002).
244. M. O. Jensen, S. Park, E. Tajkhorshid, and K. Schulten, Proc. Natl. Acad. Sci. USA 99, 6731 (2002).
245. K. M. Robertson and D. P. Tieleman, FEBS Lett. 528, 53 (2002).
246. Z. Liu, Y. Xu, and P. Tang, J. Phys. Chem. B 110, 12789 (2006).
247. M. Ø. Jensen, Y. Yin, E. Tajkhorshid, and K. Schulten, Biophys. J. 93, 92 (2007).
248. H. Zou, M. Zheng, X. Luo, W. Zhu, K. Chen, J. Shen, and H. Jiang, J. Phys. Chem. B 112, 13070 (2008).
249. Y. Gu, I. H. Shrivastava, S. G. Amara, and I. Bahar, Proc. Natl. Acad. Sci. USA 106, 2589 (2009).
250. G. Hummer and A. Szabo, Proc. Natl. Acad. Sci. USA 98, 3658 (2001).
251. G. Hummer and A. Szabo, Acc. Chem. Res. 38, 504 (2005).
252. C. Jarzynski, Phys. Rev. Lett. 78, 2690 (1997).
253. C. Jarzynski, J. Stat. Mech. 2004, P09005 (2004).
254. F. Jensen, Introduction to Computational Chemistry, Wiley, Chichester, UK, 2007.
255. K. Fukui, Acc. Chem. Res. 14, 363 (1981).
256. J. E. Straub, in Computational Biochemistry and Biophysics, O. M. Becker, ed., Marcel Dekker, New York, 2001.
257. R. Elber, Curr. Opin. Struct. Biol. 15, 151 (2005).
258. A. van der Vaart, Theor. Chem. Acc. 116, 183 (2006).
259. D. R. Weiss and M. Levitt, J. Mol. Biol. 385, 665 (2009).
260. R. Elber and M. Karplus, Chem. Phys. Lett. 139, 375 (1987).
261. R. Czerminski and R. Elber, Int. J. Quantum Chem. 38, 167 (1990).
262. I. Ohmine and H. Tanaka, Chem. Rev. 93, 2545 (2002).
263. J. C. Uitdehaag, B. A. van der Veen, L. Dijkhuizen, R. Elber, and B. W. Dijkstra, Proteins 43, 327 (2001).
264. H. Jónsson, G. Mills, and K. W. Jacobsen, in Classical and Quantum Dynamics in Condensed Phased Simulations, B. J. Berne, G. Ciccotti, and D. F. Coker, eds., World Scientific, Singapore, 1998.
265. A. Nakano, Comput. Phys. Commun. 178, 280 (2008).
266. D. H. Mathews and D. A. Case, J. Mol. Biol. 357, 1683 (2006).
267. K. Arora and C. L. Brooks, III, Proc. Natl. Acad. Sci. USA 104, 18496 (2007).
268. K. Arora and C. L. Brooks, III, J. Am. Chem. Soc. 131, 5642 (2009).
269. E. Weinan, W. Ren, and E. Vanden-Eijnden, Phys. Rev. B 66, 052301 (2002).
270. E. Weinan, W. Ren, and E. Vanden-Eijnden, J. Chem. Phys. 126, 164103 (2007).
271. B. Peters, A. Heyden, A. T. Bell, and A. Chakraborty, J. Chem. Phys. 120, 7877 (2004).
272. A. Goodrow, A. T. Bell, and M. Head-Gordon, J. Chem. Phys. 130, 244108 (2009).
273. S. Fischer and M. Karplus, Chem. Phys. Lett. 194, 252 (1992).
274. F. Noé, F. Ille, J. C. Smith, and S. Fischer, Proteins 59, 534 (2005).
275. A. D. Gruia, A. N. Bondar, J. C. Smith, and S. Fischer, Structure 13, 617 (2005).
276. S. Fischer, B. Windshugel, D. Horak, K. C. Holmes, and J. C. Smith, Proc. Natl. Acad. Sci. USA 102, 6873 (2005).
277. S. Huo and J. E. Straub, J. Chem. Phys. 107, 5000 (1997).
278. M. Berkowitz, J. D. Morgan, J. A. McCammon, and S. H. Northrup, J. Chem. Phys. 79, 5563 (1983).
279. S. Huo and J. E. Straub, Proteins 36, 249 (1999).
280. J. E. Straub, J. Guevara, S. Huo, and J. P. Lee, Acc. Chem. Res. 35, 473 (2002).
281. R. Crehuet and M. J. Field, J. Chem. Phys. 118, 9563 (2003).
282. A. Jiménez and R. Crehuet, Theor. Chem. Acc. 118, 769 (2007).
283. E. Weinan, W. Ren, and E. Vanden-Eijnden, J. Phys. Chem. B 109, 6688 (2005).
284. E. Vanden-Eijnden and M. Venturoli, J. Chem. Phys. 130, 194103 (2009).
285. L. Maragliano, A. Fischer, E.Vanden-Eijnden, and G. Ciccotti, J. Chem. Phys. 125, 24106 (2006).
286. L. Maragliano and E. Vanden-Eijnden, Chem. Phys. Lett. 446, 182 (2007).
287. T. F. Miller, III, E. Vanden-Eijnden, and D. Chandler, Proc. Natl. Acad. Sci. USA 104, 14559 (2007).
288. G. Hummer, Proc. Natl. Acad. Sci. USA 104, 14883 (2007).
289. A. C. Pan, D. Sezer, and B. Roux, J. Phys. Chem. B 112, 3432 (2008).
290. Y. Matsunaga, H. Fujisaki, T. Furuta, K. Moritsugu, T. Terada, and A. Kidera, unpublished.
291. W. Gan, S. Yang, and B. Roux, Biophys. J. 97, L8 (2009).
292. C. Dellago, P. G. Bolhuis, and P. L. Geissler, Adv. Chem. Phys. 123, 1 (2003).
293. P. G. Bolhuis, D. Chandler, C. Dellago, and P. L. Geissler, Annu. Rev. Phys. Chem. 53, 291 (2002).
294. L. R. Pratt, J. Chem. Phys. 85, 5045 (1986).
295. C. Dellago and P. G. Bolhuis, Topics in Current Chemistry, 268, 291 (2007).
296. M. F. Hagan, A. R. Dinner, D. Chandler, and A. K. Chakraborty, Proc. Natl. Acad. Sci. USA 100, 13922 (2003).
297. J. Juraszek and P. G. Bolhuis, Proc. Natl. Acad. Sci. USA 103, 15859 (2006).
298. R. Radhakrishnan and T. Schlick, Proc. Natl. Acad. Sci. USA 101, 5970 (2004).
299. R. Radhakrishnan and T. Schlick, J. Am. Chem. Soc. 127, 13245 (2005).
300. J. Martí and F. S. Csajka, Phys. Rev. E 69, 061918 (2004).
301. R. E. Gillilan and K. R. Wilson, J. Chem. Phys. 97, 1757 (1992).
302. R. Olender and R. Elber, J. Chem. Phys. 105, 9299 (1996).
303. D. Passerone and M. Parrinello, Phys. Rev. Lett. 87, 108302 (2001).
304. D. Passerone, M. Ceccarelli, and M. Parrinello, J. Chem. Phys. 118, 2025 (2003).
305. R. Elber, A. Ghosh, and A. Cardenas, Acc. Chem. Res. 35, 396 (2002).
306. R. Elber, A. Cárdenas, A. Ghosh, and H. A. Stern, Adv. Chem. Phys. 126, 93 (2003).
307. D. Bai and R. Elber, J. Chem. Theory Comput. 2, 484 (2006).
308. R. Elber, J. Meller, and R. Olender, J. Phys. Chem. B 103, 899 (1999).
309. A. E. Cárdenas and R. Elber, Proteins 51, 245 (2003).
310. P.Májek, R. Elber, and H.Weinstein, in Coarse-Graining of Condensed Phase and Biomolecular Systems, G. A. Voth, ed., CRC Press, Boca Raton, FL, 2009.
311. F. W. Wiegel, Introduction to Path-Integral Methods in Physics and Polymer Science, World Scientific, Singapore, 1986.
312. R. D. Astumian, Am. J. Phys. 74, 683 (2006).
313. A. B. Adib, J. Phys. Chem. B 112, 5910 (2008).
314. L. Onsager and S. Machlup, Phys. Rev. E 91, 1505 (1953).
315. S. Machlup and L. Onsager, Phys. Rev. E 91, 1512 (1953).
316. H. Fujisaki, M. Shiga, and A. Kidera, J. Chem. Phys. 132, 134101 (2010).
317. P. Eastman, N. Gronbech-Jensen, and S. Doniach, J. Chem. Phys. 114, 3823 (2001).
318. P. Faccioli, M. Sega, F. Pederiva, and H. Orland, Phys. Rev. Lett. 97, 108101 (2006).
319. M. Sega, P. Faccioli, F. Pederiva, G. Garberoglio, and H. Orland, Phys. Rev. Lett. 99, 118102 (2007).
320. E. Autieri, P. Faccioli, M. Sega, F. Pederiva, and H. Orland, J. Chem. Phys. 130, 064106 (2009).
321. D. M. Zuckerman and T. B. Woolf, J. Chem. Phys. 111, 9475 (1999).
322. J. MacFadyen, J. Wereszczynski, and I. Andricioaei, J. Chem. Phys. 128, 114112 (2008).
323. G. Kikugawa, R. Apostolov, N. Kamiya, M. Taiji, R. Himeno, H. Nakamura, and Y. Yonezawa, J. Comput. Chem. 30, 110 (2009).
324. D. E. Shaw, M. M. Deneroff, R. O. Dror, J. S. Kuskin, R. H. Larson, J. K. Salmon, C. Young, B. Batson, K. J. Bowers, J. C. Chao, M. P. Eastwood, J. Gagliardo, J. P. Grossman, C. R. Ho, D. J. Ierardi, I. Kolossváry, J. L. Klepeis, T. Layman, C. McLeavey, M. A. Moraes, R. Mueller, E. C. Priest, Y. Shan, J. Spengler, M. Theobald, B. Towles, and S. C. Wang, Commun. ACM 51, 91 (2008).
325. I. Fukuda, Y. Yonezawa, and H. Nakamura, J. Phys. Soc. Jpn. 77, 114301 (2008).
326. N. Koga and S. Takada, Proc. Natl. Acad. Sci. USA 103, 5367 (2006).
327. R. Kanada, K. Okazaki, and S. Takada, unpublished.
328. G. A. Voth, Coarse-Graining of Condensed Phase and Biomolecular Systems, CRC Press, Boca Raton, FL, 2009.
329. K. Moritsugu and J. C. Smith, Biophys. J. 95, 1639 (2008).
330. W. Li and S. Takada, J. Chem. Phys. 130, 214108 (2009).
331. K. Moritsugu, T. Terada, and A. Kidera, J. Chem. Phys. 133, 224105 (2010).
332. S. Sakuraba, Y. Joti, and A. Kitao, J. Chem. Phys. 133, 185102 (2010).
333. Y. Naritomi and S. Fuchigami, J. Chem. Phys. 134, 065101 (2011).