Application of adaptive QM/MM methods to molecular dynamics simulations of aqueous systems

Journal of Chemical Theory and Computation

Volumn 8, Issue 8, 2012, Pages 2868-2877

  Park, Kyoyeon ^a   Götz, Andreas W ^b   Walker, Ross C ^a,b   Paesani, Francesco ^a  

^a UNIVERSITY OF CALIFORNIA   (United States)

^b UNIVERSITY OF CALIFORNIA   (United States)

Author keywords

[No Author keywords available]

Indexed keywords

EID: 84865065466     PISSN: 15499618     EISSN: 15499626     Source Type: Journal    
DOI: 10.1021/ct300331f     Document Type: Article

References (72)

1. Warshel, A.; Levitt, M. J. Mol. Biol. 1976, 103, 227-249
2. Singh, U. C.; Kollman, P. A. J. Comput. Chem. 1986, 7, 718-730
3. Field, M. J.; Bash, P. A.; Karplus, M. J. Comput. Chem. 1990, 11, 700-733
4. Maseras, F.; Morokuma, K. J. Comput. Chem. 1995, 16, 1170-1179
5. Sherwood, P. In Modern methods and algorithms of quantum chemistry proceedings; Grotendorst, J., Ed.; John von Neumann Institute for Computing: Jülich, Germany, 2000; Vol. 3, pp 257-277.
6. Gao, J. L.; Truhlar, D. G. Annu. Rev. Phys. Chem. 2002, 53, 467-505
7. Riccardi, D.; Schaefer, P.; Yang, Y.; Yu, H. B.; Ghosh, N.; Prat-Resina, X.; Konig, P.; Li, G. H.; Xu, D. G.; Guo, H.; Elstner, M.; Cui, Q. J. Phys. Chem. B 2006, 110, 6458-6469
8. Lin, H.; Truhlar, D. G. Theor. Chem. Acc. 2007, 117, 185-199
9. Senn, H. M.; Thiel, W. Angew. Chem., Int. Ed. 2009, 48, 1198-1229
10. Bulo, R. E.; Ensing, B.; Sikkema, J.; Visscher, L. J. Chem. Theory Comput. 2009, 5, 2212-2221
11. Takenaka, N.; Kitamura, Y.; Koyano, Y.; Nagaoka, M. Chem. Phys. Lett. 2012, 524, 56-61
12. Kerdcharoen, T.; Liedl, K. R.; Rode, B. M. Chem. Phys. 1996, 211, 313-323
13. Kerdcharoen, T.; Morokuma, K. Chem. Phys. Lett. 2002, 355, 257-262
14. Heyden, A.; Lin, H.; Truhlar, D. G. J. Phys. Chem. B 2007, 111, 2231-2241
15. Bernstein, N.; Kermode, J. R.; Csanyi, G. Rep. Prog. Phys. 2009, 72
16. Bernstein, N.; Varnai, C.; Solt, I.; Winfield, S. A.; Payne, M. C.; Simon, I.; Fuxreiter, M.; Csanyi, G. Phys. Chem. Chem. Phys. 2012, 14, 646-656
17. Götz, A. W.; Park, K.; Bulo, R. E.; Paesani, F.; Walker, R. C. Manuscript in preparation.
18. Case, D. A.; Darden, T. A.; Cheatham, T. E., III; Simmerling, C. L.; Wang, J.; Duke, R. E.; Luo, R.; Walker, R. C.; Zhang, W.; Merz, K. M.; Roberts, B.; Hayik, S.; Roitberg, A.; Seabra, G.; Götz, A. W.; Kolossváry, I.; Wong, K. F.; Paesani, F.; Vaníček, J.; Wolf, R. M.; Liu, J.; Wu, X.; Brozell, S. R.; Steinbrecher, T.; Gohlke, H.; Cai, Q.; Ye, X.; Wang, J.; Hsieh, M.-J.; Cui, G.; Roe, D. R.; Mathews, D. H.; Seetin, M. G.; Salomon-Ferrer, R.; Sagui, C.; Babin, V.; Luchko, T.; Gusarov, S.; Kovalenko, A.; Kollman, P. A. Amber 12; University of California-San Francisco: San Francisco, CA, 2012.
19. Wang, J.; Wolf, R. M.; Caldwell, J. W.; Kollman, P. A.; Case, D. A. J. Comput. Chem. 2004, 25, 1157-1174
20. Wu, Y. J.; Tepper, H. L.; Voth, G. A. J. Chem. Phys. 2006, 124, 024503
21. Joung, I. S.; Cheatham, T. E. J. Phys. Chem. B 2008, 112, 9020-9041
22. Loncharich, R. J.; Brooks, B. R.; Pastor, R. W. Biopolymers 1992, 32, 523-535
23. Berendsen, H. J. C.; Postma, J. P. M.; van Gunsteren, W. F.; Di Nola, A.; Haak, J. R. J. Chem. Phys. 1984, 81, 3684-3690
24. Walker, R. C.; Crowley, M. F.; Case, D. A. J. Comput. Chem. 2008, 29, 1019-1031
25. Götz, A. W.; Isborn, C. M.; Clark, M.; Martínez, T. M.; Walker, R. C. Manuscript in preparation.
26. TeraChem; PetaChem: Los Altos, CA, 2012.
27. Ufimtsev, I. S.; Martinez, T. J. J. Chem. Theory Comput. 2008, 4, 222-231
28. Ufimtsev, I. S.; Martinez, T. J. J. Chem. Theory Comput. 2009, 5, 1004-1015
29. Ufimtsev, I. S.; Martinez, T. J. J. Chem. Theory Comput. 2009, 5, 2619-2628
30. Vreven, T.; Byun, K. S.; Komaromi, I.; Dapprich, S.; Montgomery, J. A.; Morokuma, K.; Frisch, M. J. J. Chem. Theory Comput. 2006, 2, 815-826
31. Repasky, M. P.; Chandrasekhar, J.; Jorgensen, W. L. J. Comput. Chem. 2002, 23, 1601-1622
32. Tubert-Brohman, I.; Guimarães, C. R. W.; Repasky, M. P.; Jorgensen, W. L. J. Comput. Chem. 2004, 25, 138-150
33. Parthiban, S.; de Oliveira, G.; Martin, J. M. L. J. Phys. Chem. A 2001, 105, 895-904
34. Kumar, S.; Rosenberg, J. M.; Bouzida, D.; Swendsen, R. H.; Kollman, P. A. J. Comput. Chem. 1992, 13, 1011-1021
35. Yang, S. Y.; Fleurat-Lessard, P.; Hristov, I.; Ziegler, T. J. Phys. Chem. A 2004, 108, 9461-9468
36. Chandrasekhar, J.; Smith, S. F.; Jorgensen, W. L. J. Am. Chem. Soc. 1985, 107, 154-163
37. Bernal-Uruchurtu, M. I.; Ruiz-López, M. F. Chem. Phys. Lett. 2000, 330, 118-124
38. Arillo-Flores, O. I.; Ruiz-López, M. F.; Bernal-Uruchurtu, M. I. Theor. Chem. Acc. 2007, 118, 425-435
39. Becke, A. D. J. Chem. Phys. 1993, 98, 5648-5652
40. Hehre, W. J.; Ditchfield, R.; Pople, J. A. J. Chem. Phys. 1972, 56, 2257
41. Dill, J. D.; Pople, J. A. J. Chem. Phys. 1975, 62, 2921-2923
42. Francl, M. M.; Pietro, W. J.; Hehre, W. J.; Binkley, J. S.; Gordon, M. S.; Defrees, D. J.; Pople, J. A. J. Chem. Phys. 1982, 77, 3654-3665
43. Hariharan, P. C.; Pople, J. A. Theor. Chim. Acta 1973, 28, 213-222
44. Clark, T.; Chandrasekhar, J.; Spitznagel, G. W.; Schleyer, P. V. J. Comput. Chem. 1983, 4, 294-301
45. Mancinelli, R.; Botti, A.; Bruni, F.; Ricci, M. A.; Soper, A. K. J. Phys. Chem. B 2007, 111, 13570-13577
46. Fenimore, P. W.; Frauenfelder, H.; McMahon, B. H.; Parak, F. G. Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 2002, 99, 16047-16051
47. Frauenfelder, H.; Fenimore, P. W.; McMahon, B. H. Biophys. Chem. 2002, 98, 35-48
48. Fenimore, P. W.; Frauenfelder, H.; McMahon, B. H.; Young, R. D. Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 2004, 101, 14408-14413
49. Frauenfelder, H.; Fenimore, P. W.; Chen, G.; McMahon, B. H. Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 2006, 103, 15469-15472
50. Hermans, J.; Berendsen, H. J. C.; Van Gunsteren, W. F.; Postma, J. P. M. Biopolymers 1984, 23, 1513-1518.
51. Rain, J. C.; Selig, L.; De Reuse, H.; Battaglia, V.; Reverdy, C.; Simon, S.; Lenzen, G.; Petel, F.; Wojcik, J.; Schächter, V. Nature 2001, 409, 211-215
52. Hunt, N. T.; Kattner, L.; Shanks, R. P.; Wynne, K. J. Am. Chem. Soc. 2007, 129, 3168-3172
53. Maréchal, Y. The hydrogen bond and the water molecule: The physics and chemistry of water, aqueous and bio-media; Elsevier: Amsterdam, 2006.
54. Ball, P. Chem. Rev. 2008, 108, 74-108
55. Grossman, M.; Born, B.; Heyden, M.; Tworowski, D.; Fields, G. B.; Sagi, I.; Havenith, M. Nat. Struct. Mol. Biol. 2011, 18, 1102-1108
56. Bryant, R. G. Annu. Rev. Biophys. Biomol. Struct. 1996, 25, 29-53
57. Halle, B. Philos. Trans. R. Soc. London, Ser. B 2004, 359, 1207-1224
58. Qiu, W.; Kao, Y.-T.; Zhang, L.; Yang, Y.; Wang, L.; Stites, W. E.; Zhong, D.; Zewail, A. H. Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 2006, 103, 13979-13984
59. Russo, D.; Hura, G.; Head-Gordon, T. Biophys. J. 2004, 86, 1852-1862
60. Tarek, M.; Tobias, D. J. Phys. Rev. Lett. 2002, 88, 138101
61. Li, T.; Hassanali, A. A.; Kao, Y.-T.; Zhong, D.; Singer, S. J. J. Am. Chem. Soc. 2007, 129, 3376-3382
62. Cheng, Y.-K.; Rossky, P. J. Nature 1998, 392, 696-699
63. Pizzitutti, F.; Marchi, M.; Sterpone, F.; Rossky, P. J. J. Chem. Phys. B 2007, 111, 7584-7590
64. Marchi, M.; Sterpone, F.; Ceccarelli, M. J. Am. Chem. Soc. 2002, 124, 6787-6791
65. Daura, X.; Oliva, B.; Querol, E.; Aviles, F. X.; Tapia, O. Proteins: Struct., Funct., Genet. 1996, 25, 89-103
66. Beauchamp, K. A.; Lin, Y.-S.; Das, R.; Pande, V. S. J. Chem. Theory Comput. 2012, 8, 1409-1414
67. Ufimtsev, I. S.; Luehr, N.; Martinez, T. J. J. Phys. Chem. Lett. 2011, 2, 1789-1793
68. Kameda, Y.; Ebata, H.; Usuki, T.; Uemura, O.; Misawa, M. Bull. Chem. Soc. Jpn. 1994, 67, 3159-3164
69. Sun, J.; Bousquet, D.; Forbert, H.; Marx, D. J. Chem. Phys. 2010, 133
70. Mitin, A. V.; Hirsch, G.; Buenker, R. J. Chem. Phys. Lett. 1996, 259, 151-158
71. Rowley, C. N.; Roux, B. J. Chem. Theory Comput. 2012, ASAP, DOI: 10.1021/ct300091w.
72. Albery, W. J.; Kreevoy, M. M. In Advances in Physical Organic Chemistry; Gold, V.; Bethell, D., Eds.; Academic Press: New York, 1978; Vol. 16, pp 87-157.