The performance of density functional based methods in the description of selected biological systems and processes

Physical Chemistry Chemical Physics

Volumn 14, Issue 43, 2012, Pages 14943-14953

  Alberto, Marta E ^a   Marino, Tiziana ^a   Russo, Nino ^a   Sicilia, Emilia ^a   Toscano, Marirosa ^a  

^a UNIVERSITY OF CALABRIA   (Italy)

Author keywords

[No Author keywords available]

Indexed keywords

ACID PHOSPHATASE; ACID PHOSPHATASE TARTRATE RESISTANT ISOENZYME; CHLOROPHYLL; CHLOROPHYLL A; DNA; GLYCOPROTEIN; PHOTOSENSITIZING AGENT; SINGLET OXYGEN; ZINC;

CHEMISTRY; DIMERIZATION; METABOLISM; PROTEIN TERTIARY STRUCTURE; REVIEW; THERMODYNAMICS;

ACID PHOSPHATASE; CHLOROPHYLL; DIMERIZATION; DNA; GLYCOPROTEINS; PHOTOSENSITIZING AGENTS; PROTEIN STRUCTURE, TERTIARY; SINGLET OXYGEN; THERMODYNAMICS; ZINC;

EID: 84867718160     PISSN: 14639076     EISSN: None     Source Type: Journal    
DOI: 10.1039/c2cp41836c     Document Type: Review

References (164)

1. W. Koch and M. C. Holthausen, A chemist's guide to density functional theory, Wiley-VCH, Weinheim, 2000
2. R. G. Parr and W. Yang, Density functional theory of atoms and molecules, Oxford University Press, Oxford, 1989
3. W. Kohn L. J. Sham Phys. Rev. A 1965 137 1697
4. A. D. Becke Phys. Rev. A: At., Mol., Opt. Phys. 1988 38 3098
5. J. P. Perdew K. Burke M. Ernzerhof Phys. Rev. Lett. 1996 77 3865
6. S. Grimme J. Chem. Phys. 2006 124 34108
7. F. Neese T. Schwabe S. Grimme J. Chem. Phys. 2007 126 124115
8. A. D. Becke J. Chem. Phys. 1996 104 1040
9. C. Lee W. Yang R. G. Parr Phys. Rev. B: Condens. Matter 1988 37 785
10. B. Miehlich A. Savin H. Stoll H. Preuss Chem. Phys. Lett. 1989 157 200
11. M. Bühl C. Reimann D. A. Pantazis T. Bredow F. Neese J. Chem. Theory Comput. 2008 4 1449
12. K. P. Jensen Inorg. Chem. 2008 47 10357
13. C. Adamo V. Barone J. Chem. Phys. 1999 110 6158
14. W. Kohn L. J. Sham Phys. Rev. A 1965 140 1133
15. J. Tomasi B. Mennucci R. Cammi Chem. Rev. 2005 105 2999
16. A. Warshel M. Levitt J. Mol. Biol. 1976 103 227
17. U. Zimmerli M. Parrinello P. Koumoutsakos J. Chem. Phys. 2004 120 2693
18. P. Jurecka J. Cerny P. Hobza D. R. Salahub J. Comput. Chem. 2007 28 555
19. Q. Wu W. Yang J. Chem. Phys. 2002 116 515
20. S. Grimme J. Comput. Chem. 2004 25 1463
21. S. Grimme J. Comput. Chem. 2006 27 1787
22. S. Grimme J. Antony S. Ehrlich H. Krieg J. Chem. Phys. 2010 132 154104
23. J. Chai M. Head-Gordon Phys. Chem. Chem. Phys. 2008 10 6615
24. T. Yanai D. Tew N. C. Handy Chem. Phys. Lett. 2004 393 51
25. J. D. Chai M. Head-Gordon Phys. Chem. Chem. Phys. 2008 10 6615
26. D. Chai M. Head-Gordon J. Chem. Phys. 2008 128 084106
27. Y. Zhao D. G. Truhlar J. Phys. Chem. A 2004 108 6908
28. Y. Zhao B. J. Lynch D. G. Truhlar J. Phys. Chem. A 2004 108 2715
29. Y. Zhao N. E. Schultz D. G. Truhlar J. Chem. Theory Comput. 2006 2 364
30. Y. Zhao D. G. Truhlar Theor. Chem. Acc. 2008 120 215
31. Y. Zhao N. E. Schultz D. G. Truhlar J. Chem. Phys. 2005 123 161103
32. Y. Zhao D. G. Truhlar J. Chem. Phys. 2006 125 194101
33. M. J. Frisch, G. W. Trucks, H. B. Schlegel, G. E. Scuseria, M. A. Robb, J. R. Cheeseman, J. A. Montgomery Jr, T. Vreven, K. N. Kudin, J. C. Burant, J. M. Millam, S. S. Iyengar, J. Tomasi, V. Barone, B. Mennucci, M. Cossi, G. Scalmani, N. Rega, G. A. Petersson, H. Nakatsuji, M. Hada, M. Ehara, K. Toyota, R. Fukuda, J. Hasegawa, M. Ishida, T. Nakajima, Y. Honda, O. Kitao, H. Nakai, M. Klene, X. Li, J. E. Knox, H. P. Hratchian, J. B. Cross, V. Bakken, C. Adamo, J. Jaramillo, R. Gomperts, R. E. Stratmann, O. Yazyev, J. Austin, R. Cammi, C. Pomelli, J. W. Ochterski, P. Y. Ayala, K. Morokuma, G. A. Voth, P. Salvador, J. J. Dannenberg, V. G. Zakrzewski, S. Dapprich, A. D. Daniels, M. C. Strain, O. Farkas, D. K. Malick, A. D. Rabuck, K. Raghavachari, J. B. Foresman, J. V. Ortiz, Q. Cui, A. G. Baboul, S. Clifford, J. Cioslowski, B. B. Stefanov, G. Liu, A. Liashenko, P. Piskorz, I. Komaromi, R. L. Martin, D. J. Fox, T. Keith, M. A. Al-Laham, C. Y. Peng, A. Nanayakkara, M. Challacombe, P. M. W. Gill, B. Johnson, W. Chen, M. W. Wong, C. Gonzalez and J. A. Pople, Gaussian 03, Gaussian, Inc., Wallingford, CT, 2004
34. M. Dolg H. Stoll H. Preuss R. M. Pitzer J. Phys. Chem. 1993 97 5852
35. M. Dolg U. Wedig H. Stoll H. Preuss J. Chem. Phys. 1987 86 866
36. V. Barone M. Cossi J. Phys. Chem. A 1998 102 1995
37. M. Cossi N. Rega G. Scalmani V. Barone J. Comput. Chem. 2003 24 669
38. R. Ahlrichs M. Bar M. Haser M. Horn C. Kolmel Chem. Phys. Lett. 1989 162 165
39. T. Marino N. Russo M. Toscano M. Pavelka Dalton Trans. 2012 1816
40. T. Marino N. Russo M. Toscano A. Grand Int. J. Quantum Chem. 2004 98 347
41. T. Marino D. Mazzuca M. Toscano N. Russo A. Grand Int. J. Quantum Chem. 2007 107 311
42. I. Lanzo N. Russo E. Sicilia J. Phys. Chem. B 2008 112 4123
43. A. D. Quartarolo E. Sicilia N. Russo J. Chem. Theory Comput. 2009 5 1849
44. L. Petit C. Adamo N. Russo J. Phys. Chem. B 2005 109 12214
45. L. Petit A. D. Quartarolo C. Adamo N. Russo J. Phys. Chem. B 2006 110 2398
46. A. D. Quartarolo N. Russo E. Sicilia Chem. Eur.-J. 2006 12 6797
47. A. D. Quartarolo N. Russo E. Sicilia F. Lelj J. Chem. Theory Comput. 2007 3 860
48. I. Lanzo A. D. Quartarolo N. Russo E. Sicilia Photochem. Photobiol. Sci. 2009 8 386
49. A. D. Quartarolo I. Lanzo E. Sicilia N. Russo Phys. Chem. Chem. Phys. 2009 11 4586
50. A. D. Quartarolo S. G. Chiodo N. Russo J. Chem. Theory Comput. 2010 6 3176
51. A. D. Quartarolo N. Russo J. Chem. Theory Comput. 2011 7 1073
52. A. D. Quartarolo S. G. Chiodo N. Russo J. Comput. Chem. 2012 33 1091
53. S. Chiodo N. Russo Chem. Phys. Lett. 2010 490 90
54. M. E. Casida, Time-dependent density functional response theory of molecular systems: theory, computational methods, and functionals, in Recent developments and applications in density-functional theory, ed., J. M. Seminario, Elsevier Science B. V., Amsterdam, 1996
55. J. P. Perdew, in Electronic Structure of Solids '91, ed., P. Ziesche, and, H. Eschrig, Akademie Verlag, Berlin, 1991
56. J. P. Perdew J. A. Chevary S. H. Vosko K. A. Jackson M. R. Pederson D. J. Singh C. Fiolhais Phys. Rev. B: Condens. Matter 1992 46 6671
57. J. P. Perdew Y. Wang Phys. Rev. B: Condens. Matter 1992 45 13244
58. J. P. Perdew K. Burke Y. Wang Phys. Rev. B: Condens. Matter 1996 54 16533
59. K. Burke, J. P. Perdew and Y. Wang, in Electronic Density Functional Theory Recent Progress and New Directions, ed., J. F. Dobson, G. Vignale, and, M. P. Das, Plenum, 1998
60. M. J. Ramos P. A. Fernandes Acc. Chem. Res. 2008 41 689
61. P. Georgieva F. Himo J. Comput. Chem. 2010 31 1707
62. P. E. M. Siegbahn F. Himo JBIC, J. Biol. Inorg. Chem. 2009 14 643
63. P. E. M. Siegbahn T. Borowski Acc. Chem. Res. 2006 39 729
64. F. Himo P. E. M. Siegbahn Chem. Rev. 2003 103 2421
65. M. Leopoldini N. Russo M. Toscano J. Am. Chem. Soc. 2007 129 7776
66. M. Leopoldini T. Marino M. Toscano Theor. Chem. Acc. 2008 120 459
67. M. E. Alberto M. Leopoldini N. Russo Inorg. Chem. 2011 50 3394
68. T. Marino N. Russo M. Toscano J. Am. Chem. Soc. 2005 127 4242
69. O. Amata T. Marino N. Russo M. Toscano J. Am. Chem. Soc. 2011 133 44 17824
70. O. Amata T. Marino N. Russo M. Toscano Phys. Chem. Chem. Phys. 2011 13 3468
71. M. B. Twitchett A. G. Sykes Eur. J. Inorg. Chem. 1999 2105
72. T. Klabunde B. Krebs Struct. Bonding 1997 89 177
73. G. W. Oddie G. Schenk N. Z. Angel N. Walsh L. W. Guddat J. de Jersey A. I. Cassady S. E. Hamilton D. A. Hume Bone 2000 27 575
74. B. C. Antanaitis P. J. Aisen Biol. Chem. 1982 257 5330
75. K. Doi C. Bradley P. Aisen Struct. Bonding 1988 70 1
76. G. Schenk Y. Ge L. E. Carrington C. J. Wynne I. R. Searle B. J. Carroll S. Hamilton J. de Jersey Arch. Biochem. Biophys. 1999 370 183
77. A. Durmus C. Eicken B. H. Sift A. Kratel R. Kappi J. Hütterman B. Krebs Eur. J. Biochem. 1999 260 709
78. M. Merkx B. A. Averill Biochemistry 1998 37 8490
79. N. Sträter T. Klabunde P. Tucker H. Witzel B. Krebs Science 1995 268 1489
80. T. Klabunde N. Sträter R. Fröhlich H. Witzel B. Krebs J. Mol. Biol. 1996 259 737
81. G. Schenk L. W. Guddat Y. Ge L. E. Carrington D. A. Hume S. Hamilton J. de Jersey Gene 2000 250 117
82. T. T. Chen F. W. Bazer J. J. Cetorelli W. E. Pollard R. M. Roberts J. Biol. Chem. 1973 248 8560
83. H. D. Campbell B. Zerner Biochem. Biophys. Res. Commun. 1973 54 1493
84. H. D. Campbell D. A. Dionysius D. T. Keough B. E. Wilson J. de Jersey B. Zerner Biochem. Biophys. Res. Commun. 1978 82 615
85. D. B. Robinson R. H. Glew J. Biol. Chem. 1980 255 5864
86. A. R. Hayman M. J. Warburton J. A. Pringle B. Coles T. J. Chambers Biochem. J. 1989 261 601
87. S. H. Allen P. R. Nuttleman C. M. Ketcham R. M. Roberts J. Bone Miner. Res. 1989 4 47
88. A. J. Janckila T. A. Woodford K. W. Lam C. Y. Li L. T. Yam Leukemia 1992 6 199
89. J. L. Beck L. A. Mc Conachie A. C. Summors W. N. Arnold J. de Jersey B. Zerner Biochim. Biophys. Acta 1986 869 61
90. G. G. Bozzo K. G. Raghothama W. C. Plaxton Biochem. J. 2004 377 419
91. G. G. Bozzo K. G. Raghothama W. C. Plaxton Eur. J. Biochem. 2002 269 6278
92. G. Schenk C. L. Boutchard L. E. Carrington C. J. Noble B. Moubaraki K. S. Murray J. de Jersey G. R. Hanson S. Hamilton J. Biol. Chem. 2001 276 19084
93. J. L. Beck D. T. Keough J. de Jersey B. Zerner Biochim. Biophys. Acta 1984 791 357
94. E. G. Funhoff J. Ljusberg Y. Wang G. Andersson B. A. Averill Biochemistry 2001 40 11614
95. E. G. Funhoff C. H. W. Klaassen B. Samyn J. Van Beeumen B. A. Averill ChemBioChem 2001 2 355
96. M. Merkx B. A. Averill Biochemistry 1998 37 11223
97. M. Merkx M. W. H. Pinkse B. A. Averill Biochemistry 1999 38 9914
98. M. W. H. Pinkse M. Merkx B. A. Averill Biochemistry 1999 38 9926
99. E. G. Funhoff M. Bollen B. A. Averill J. Inorg. Biochem. 2005 99 521
100. J. L. Beck M. J. McArthur J. de Jersey B. Zerner Inorg. Chim. Acta 1988 153 39
101. J. L. Beck J. de Jersey B. Zerner J. Am. Chem. Soc. 1988 110 3317
102. S. Gehring P. Fleischhauer M. Behlendorf M. Huber J. Lorösch W. Haase M. Dietrich H. Witzel R. Locke B. Krebs Inorg. Chim. Acta 1996 252 13
103. G. Battistuzzi M. Dietrich R. Locke H. Witzel Biochem. J. 1997 323 593
104. T. Klabunde N. Sträter B. Krebs H. Witzel FEBS Lett. 1995 367 56
105. S. K. Smoukov L. Quaroni X. Wang P. E. Doan B. M. Hoffman L. Que Jr. J. Am. Chem. Soc. 2002 124 2595
106. L. W. Guddat A. S. McAlpine D. Hume S. Hamilton J. de Jersey J. L. Martin Structure 1999 7 757
107. Y. Lindqvist E. Johansson H. Kaija P. Vihko G. Schneider J. Mol. Biol. 1999 291 135
108. X. Wang L. Que Biochemistry 1998 37 7813
109. H. Kaija S. L. Alatalo J. M. Halleen Y. Lindqvist G. Schneider H. K. Väänänen P. Vihko Biochem. Biophys. Res. Commun. 2002 292 128
110. M. E. Alberto T. Marino M. J. Ramos N. Russo J. Chem. Theory Comput. 2010 6 2424
111. G. Schenk T. W. Elliott L. Leung L. E. Carrington N. Mitić L. R. Gahan L. W. Guddat BMC Struct. Biol. 2008 8 6
112. E. G. Funhoff Y. Wang G. Andersson B. A. Averill FEBS J. 2005 272 2968
113. N. T. Truong J. I. Naseri A. Vogel A. Rompel B. Krebs Arch. Biochem. Biophys. 2005 440 38
114. S. Hur T. C. Brulce Proc. Natl. Acad. Sci. U. S. A. 2003 100 12015
115. G. Schenk L. R. Gahan L. E. Carrington N. Mitić M. Valizadeh S. E. Hamilton J. de Jersey L. W. Guddat Proc. Natl. Acad. Sci. U. S. A. 2005 102 273
116. W. C. Voegtli D. J. White N. J. Reiter F. Rusnak A. C. Rosenzweig Biochemistry 2000 39 15365
117. S. Benini W. R. Rypniewski K. S. Wilson S. Ciurli S. Mangani JBIC, J. Biol. Inorg. Chem. 2001 6 778
118. R. S. Cox G. Schenk N. Mitic L. R. Gahan A. C. Hengge J. Am. Chem. Soc. 2007 129 9550
119. D. Voet and J. G. Voet, Biochemistry, John Wiley and Sons, Inc, New York, 2004
120. W. Fink C. Schonenberger Nature 1999 398 407
121. P. Tran B. Alavi G. Gruner Phys. Rev. Lett. 2000 85 1564
122. Y. Kasumov M. Kociak S. Gueron B. Reulet V. T. Volkov D. V. Klinov H. Bouchiat Science 2001 291 280
123. D. Porath A. Bezryadini S. De Vries C. Dekker Nature 2000 403 635
124. D. N. Beratan S. Pryadarshy S. M. Risser Chem. Biol. 1997 4 3
125. Z. Hermon S. Caspi E. Ben-Jacob Europhys. Lett. 1998 43 482
126. K. H. Yoo D. H. Ha J. O. Lee J. W. Park J. Kim J. J. Kim H. Y. Lee T. Kawai H. Y. Choi Phys. Rev. Lett. 2001 87 198102
127. P. T. Henderson D. Jones G. Hampikian Y. Z. Kan G. B. Schuster Proc. Natl. Acad. Sci. U. S. A. 1999 96 8353
128. E. M. Conwell S. V. Rakhmanova Proc. Natl. Acad. Sci. U. S. A. 2000 97 4556
129. P. Aich S. L. Labiuk L. W. Tari L. J. Delbaere W. J. Roesler K. J. Falk R. P. Steer J. S. Lee J. Mol. Biol. 1999 294 477
130. A. Rakitin P. Aich C. Papadopoulos Y. Kobzar A. S. Vedeneev J. S. Lee J. M. Xu Phys. Rev. Lett. 2001 86 3670
131. P. Aich R. J. Skinner S. D. Wettig R. P. Steer J. S. Lee J. Biomol. Struct. Dyn. 2002 20 93
132. S. D. Wettig C. Z. Li Y. T. Long H. B. Kraatz J. S. Lee Anal. Sci. 2003 19 23
133. A. Rakitin P. Aich C. Papadopoulus Yu. Kobzar A. S. Vedeneev J. S. Lee J. M. Xu Phys. Rev. Lett. 2001 86 3670
134. S. D. Wettig G. A. Bare J. S. R. Skinner J. S. Lee Nano Lett. 2003 3 617
135. Y.-T. Long C.-Z. Li T. C. Sutherland H.-B. Kraatz J. S. Lee Anal. Chem. 2004 76 4059
136. Y. V. Rubin L. F. Belous A. A. Yakuba J. Mol. Model 2011 17 997
137. S. S. Alexandre J. M. Soler L. Seijo F. Zamora Phys. Rev. B: Condens. Matter 2006 73 205112
138. E. Fusch B. Lippert J. Am. Chem. Soc. 1994 116 7204
139. M. Fuentes-Cabrera B. G. Sumpter J. E. Šponer J. Šponer L. Petit J. C. Wells J. Phys. Chem. B 2007 111 870
140. P. Jurečka P. Hobza J. Am. Chem. Soc. 2003 125 15608
141. P. Jurečka J. Šponer J. Černy P. Hobza Phys. Chem. Chem. Phys. 2006 8 1985
142. I. J. MacDonald T. J. Dougherty J. Porphyrins Phthalocyanines 2001 5 105
143. Y. Van Tenten H. J. Schuitmaker A. De Wolf B. Willekens G. F. J. M. Vrensen M. J. Tassignon Exp. Eye Res. 2001 72 41
144. D. E. J. G. J. Dolmans D. Fukumura R. K. Jain Nat. Rev. Cancer 2003 3 380
145. T. J. Dougherty C. J. Gomer B. W. Henderson G. Jori D. Kessel M. Korbelik J. Moan Q. Peng J. Natl. Cancer Inst. 1998 90 889
146. M. R. Hamblin T. Hasan Photochem. Photobiol. Sci. 2004 3 436
147. A. E. O'Connor M. William W. M. Gallagher A. T. Byrne Photochem. Photobiol. 2009 85 1053
148. E. D. Sternberg D. Dolphin C. Bruckner Tetrahedron 1998 54 4151
149. E. S. Nyman P. H. Hynninen J. Photochem. Photobiol., B 2004 73 1
150. A. Gorman J. Killoran C. O'Shea J. Am. Chem. Soc. 2004 126 10619
151. D. Ramaiah I. Eckert K. T. Arun L. Weidenfeller B. Epe Photochem. Photobiol. 2002 76 672
152. D. Jacquemin B. Mennucci C. Adamo Phys. Chem. Chem. Phys. 2011 13 16987
153. D. Jacquemin V. Wathelet E. A. Perpète C. Adamo J. Chem. Theory Comput. 2009 5 2420
154. D. Jacquemin E. A. Perpète I. Ciofini C. Adamo Acc. Chem. Res. 2009 42 326
155. M. Fragata B. Norden T. Kurusev Photochem. Photobiol. 1988 47 133
156. L. L. Thomas J.-H. Kim T. M. Cotton J. Am. Chem. Soc. 1990 112 9378
157. J. Hasegawa Y. Ozeki K. Ohkawa M. Hada H. Nakatsuji J. Phys. Chem. B 1998 102 1320
158. D. Sundholm Chem. Phys. Lett. 2000 317 545
159. T. Schulte R. G. Hiller E. Hofmann FEBS Lett. 2010 584 973
160. F. A. Hamprecht A. J. Cohen D. J. Tozer N. C. Handy J. Chem. Phys. 1998 109 6264
161. X. Xu W. A. Goddard III. Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 2004 101 2673
162. J. P. Perdew Y. Wang Phys. Rev. B: Condens. Matter 1992 45 13244
163. J. P. Perdew Phys. Rev. B: Condens. Matter 1986 33 8822
164. J. Tao J. P. Perdew V. N. Staroverov G. E. Scuseria Phys. Rev. Lett. 2003 91 146401