Benchmark quantum-chemical calculations on a complete set of rotameric families of the DNA sugar-phosphate backbone and their comparison with modern density functional theory

Physical Chemistry Chemical Physics

Volumn 15, Issue 19, 2013, Pages 7295-7310

  Mládek, Arnošt ^a   Krepl, Miroslav ^a   Svozil, Daniel ^a,b   Čech, Petr ^b   Otyepka, Michal ^c   Banáš, Pavel ^c   Zgarbová, Marie ^c   Jurečka, Petr ^c   Šponer, Jiří ^a,d  

^a INSTITUTE OF BIOPHYSICS   (Czech Republic)

^b INSTITUTE OF CHEMICAL TECHNOLOGY   (Czech Republic)

^c PALACKÝ UNIVERSITY   (Czech Republic)

^d CENTRAL EUROPEAN INSTITUTE OF TECHNOLOGY   (Czech Republic)

Author keywords

[No Author keywords available]

Indexed keywords

DNA;

ARTICLE; CHEMICAL STRUCTURE; CHEMISTRY; COMPARATIVE STUDY; CONFORMATION; MOLECULAR DYNAMICS; QUANTUM THEORY;

DNA; MODELS, MOLECULAR; MOLECULAR DYNAMICS SIMULATION; NUCLEIC ACID CONFORMATION; QUANTUM THEORY;

EID: 84876906565     PISSN: 14639076     EISSN: None     Source Type: Journal    
DOI: 10.1039/c3cp44383c     Document Type: Article

References (95)

1. S. Neidle, Principles of Nucleic Acid Structure, Elsevier, 2008
2. C. R. Calladine H. R. Drew J. Mol. Biol. 1984 178 773 781
3. R. E. Dickerson Sci. Am. 1983 249 94 111
4. J. Sponer A. Mladek J. E. Sponer D. Svozil M. Zgarbova P. Banas P. Jurecka M. Otyepka Phys. Chem. Chem. Phys. 2012 14 15257 15277
5. C. Altona M. Sundaralingam J. Am. Chem. Soc. 1972 94 8205 8212
6. A. V. Fratini M. L. Kopka H. R. Drew R. E. Dickerson J. Biol. Chem. 1982 257 4686 4707
7. L. P. M. Orbons G. A. Vandermarel J. H. Vanboom C. Altona Nucleic Acids Res. 1986 14 4187 4196
8. A. Jain G. Wang K. M. Vasquez Biochimie 2008 90 1117 1130
9. F. A. Hays J. Watson P. S. Ho J. Biol. Chem. 2003 278 49663 49666
10. F. Stuhmeier J. B. Welch A. I. H. Murchie D. M. J. Lilley R. M. Clegg Biochemistry 1997 36 13530 13538
11. S. Burge G. N. Parkinson P. Hazel A. K. Todd S. Neidle Nucleic Acids Res. 2006 34 5402 5415
12. K. Gehring J. L. Leroy M. Gueron Nature 1993 363 561 565
13. K. Rippe T. M. Jovin Methods Enzymol. 1992 211 199 220
14. D. Svozil J. E. Sponer I. Marchan A. Perez T. E. Cheatham III F. Forti F. J. Luque M. Orozco J. Sponer J. Phys. Chem. B 2008 112 8188 8197
15. N. Foloppe A. D. MacKerell J. Phys. Chem. B 1999 103 10955 10964
16. N. Foloppe L. Nilsson A. D. MacKerell Biopolymers 2001 61 61 76
17. A. D. MacKerell J. Phys. Chem. B 2009 113 3235 3244
18. F. F. Wang L. D. Gong D. X. Zhao THEOCHEM 2009 909 49 56
19. G. V. Palamarchuk O. V. Shishkin L. Gorb J. Leszczynski J. Biomol. Struct. Dyn. 2009 26 653 661
20. V. I. Poltev V. M. Anisimov V. I. Danilov T. Van Mourik A. Deriabina E. Gonzalez M. Padua D. Garcia F. Rivas N. Polteva Int. J. Quantum Chem. 2010 110 2548 2559
21. O. V. Shishkin L. Gorb O. A. Zhikol J. Leszczynski J. Biomol. Struct. Dyn. 2004 22 227 243
22. O. V. Shishkin L. Gorb O. A. Zhikol J. Leszczynski J. Biomol. Struct. Dyn. 2004 21 537 553
23. C. D. M. Churchill S. D. Wetmore Phys. Chem. Chem. Phys. 2011 13 16373 16383
24. A. Mladek J. E. Sponer P. Jurecka P. Banas M. Otyepka D. Svozil J. Sponer J. Chem. Theory Comput. 2010 6 3817 3835
25. H. Ode Y. Matsuo S. Neya T. Hoshino J. Comput. Chem. 2008 29 2531 2542
26. A. Perez I. Marchan D. Svozil J. Sponer T. E. Cheatham III C. A. Laughton M. Orozco Biophys. J. 2007 92 3817 3829
27. I. Yildirim H. A. Stern S. D. Kennedy J. D. Tubbs D. H. Turner J. Chem. Theory Comput. 2010 6 1520 1531
28. M. Zgarbova F. J. Luque J. Sponer M. Otyepka P. Jurecka J. Chem. Theory Comput. 2012 8 3232 3242
29. M. Zgarbova M. Otyepka J. Sponer A. Mladek P. Banas T. E. Cheatham III P. Jurecka J. Chem. Theory Comput. 2011 7 2886 2902
30. O. Guvench S. N. Greene G. Kamath J. W. Brady R. M. Venable R. W. Pastor A. D. Mackerell J. Comput. Chem. 2008 29 2543 2564
31. E. Hatcher O. Guvench A. D. MacKerell J. Phys. Chem. B 2009 113 12466 12476
32. R. J. Bartlett M. Musial Rev. Mod. Phys. 2007 79 291 352
33. K. L. Copeland J. A. Anderson A. R. Farley J. R. Cox G. S. Tschumper J. Phys. Chem. B 2008 112 14291 14295
34. L. Goerigk S. Grimme Phys. Chem. Chem. Phys. 2011 13 6670 6688
35. L. Goerigk S. Grimme J. Chem. Theory Comput. 2011 7 291 309
36. E. G. Hohenstein C. D. Sherrill J. Phys. Chem. A 2009 113 878 886
37. P. Jurecka J. Sponer J. Cerny P. Hobza Phys. Chem. Chem. Phys. 2006 8 1985 1993
38. M. S. Marshall L. A. Burns C. D. Sherrill J. Chem. Phys. 2011 135 194102 194111
39. J. Rezac K. E. Riley P. Hobza J. Chem. Theory Comput. 2011 7 2427 2438
40. L. R. Rutledge S. D. Wetmore Can. J. Chem. 2010 88 815 830
41. M. O. Sinnokrot C. D. Sherrill J. Phys. Chem. A 2004 108 10200 10207
42. J. Sponer P. Jurecka P. Hobza J. Am. Chem. Soc. 2004 126 10142 10151
43. J. Sponer P. Jurecka I. Marchan F. J. Luque M. Orozco P. Hobza Chem.-Eur. J. 2006 12 2854 2865
44. J. Sponer M. Zgarbova P. Jurecka K. E. Riley J. E. Sponer P. Hobza J. Chem. Theory Comput. 2009 5 1166 1179
45. S. Tsuzuki M. Mikami S. Yamada J. Am. Chem. Soc. 2007 129 8656 8662
46. J. Yang M. P. Waller J. Chem. Inf. Model. 2012 52 3255 3262
47. Y. Zhao N. Gonzalez-Garcia D. G. Truhlar J. Phys. Chem. A 2005 109 2012 2018
48. S. Grimme J. Comput. Chem. 2004 25 1463 1473
49. S. Grimme J. Antony S. Ehrlich H. Krieg J. Chem. Phys. 2010 132 154104 154122
50. P. Jurecka J. Cerny P. Hobza D. R. Salahub J. Comput. Chem. 2007 28 555 569
51. D. Svozil J. Kalina M. Omelka B. Schneider Nucleic Acids Res. 2008 36 3690 3706
52. V. N. Staroverov G. E. Scuseria J. M. Tao J. P. Perdew J. Chem. Phys. 2003 119 12129 12137
53. S. Grimme S. Ehrlich L. Goerigk J. Comput. Chem. 2011 32 1456 1465
54. A. Klamt WIRES-Comput. Mol. Sci. 2011 1 699 709
55. A. Klamt G. Schuurmann J. Chem. Soc., Perkin Trans. 2 1993 799 805
56. D. Rappoport F. Furche J. Chem. Phys. 2010 133 134105 134115
57. A. Schafer C. Huber R. Ahlrichs J. Chem. Phys. 1994 100 5829 5835
58. F. Weigend R. Ahlrichs Phys. Chem. Chem. Phys. 2005 7 3297 3305
59. F. Jensen J. Chem. Theory Comput. 2010 6 2726 2735
60. K. D. Sen Chem. Phys. Lett. 1980 74 201 202
61. H. B. Shore J. H. Rose E. Zaremba Phys. Rev. B: Condens. Matter Mater. Phys. 1977 15 2858 2861
62. O. A. Vydrov G. E. Scuseria J. Chem. Phys. 2005 122 184107 184113
63. L. A. Cole J. P. Perdew Phys. Rev. A: At., Mol., Opt. Phys. 1982 25 1265 1271
64. Y. F. Guo M. A. Whitehead Phys. Rev. A: At., Mol., Opt. Phys. 1989 40 28 34
65. K. Eichkorn O. Treutler H. Ohm M. Haser R. Ahlrichs Chem. Phys. Lett. 1995 240 283 289
66. K. Eichkorn F. Weigend O. Treutler R. Ahlrichs Theor. Chem. Acc. 1997 97 119 124
67. M. J. Frisch, G. W. Trucks, H. B. Schlegel, G. E. Scuseria, M. A. Rob, 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, A. 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, Wallingford, 2003
68. R. Ahlrichs M. Bar M. Haser H. Horn C. Kolmel Chem. Phys. Lett. 1989 162 165 169
69. A. Halkier T. Helgaker P. Jorgensen W. Klopper H. Koch J. Olsen A. K. Wilson Chem. Phys. Lett. 1998 286 243 252
70. A. Halkier T. Helgaker P. Jorgensen W. Klopper J. Olsen Chem. Phys. Lett. 1999 302 437 446
71. T. H. Dunning J. Chem. Phys. 1989 90 1007 1023
72. D. E. Woon T. H. Dunning J. Chem. Phys. 1993 98 1358 1371
73. J. Sponer K. E. Riley P. Hobza Phys. Chem. Chem. Phys. 2008 10 2595 2610
74. H.-J. Werner P. J. Knowles G. Knizia F. R. Manby M. Schütz WIRES-Comput. Mol. Sci. 2012 2 242 253
75. A. D. Becke Phys. Rev. A: At., Mol., Opt. Phys. 1988 38 3098 3100
76. C. T. Lee W. T. Yang R. G. Parr Phys. Rev. B: Condens. Matter Mater. Phys. 1988 37 785 789
77. J. P. Perdew K. Burke M. Ernzerhof Phys. Rev. Lett. 1996 77 3865 3868
78. Y. K. Zhang W. T. Yang Phys. Rev. Lett. 1998 80 890 890
79. L. Goerigk S. Grimme J. Chem. Theory Comput. 2010 6 107 126
80. A. D. Becke J. Chem. Phys. 1993 98 5648 5652
81. Y. Zhao D. G. Truhlar J. Phys. Chem. A 2005 109 5656 5667
82. Y. Zhao D. G. Truhlar J. Phys. Chem. A 2004 108 6908 6918
83. S. Kozuch D. Gruzman J. M. L. Martin J. Phys. Chem. C 2010 114 20801 20808
84. S. Grimme J. Chem. Phys. 2006 124 034108 034123
85. W. D. Cornell P. Cieplak C. I. Bayly I. R. Gould K. M. Merz D. M. Ferguson D. C. Spellmeyer T. Fox J. W. Caldwell P. A. Kollman J. Am. Chem. Soc. 1995 117 5179 5197
86. C. I. Bayly P. Cieplak W. D. Cornell P. A. Kollman J. Phys. Chem. 1993 97 10269 10280
87. D. A. Case, T. A. Darden, T. E. Cheatham III, C. L. Simmerling, J. Wang, R. E. Duke, R. Luo, R. C. Walker, W. Zhang, K. M. Merz, B. Roberts, S. Hayik, A. Roitberg, G. Seabra, J. Swails, A. W. Goetz, I. Kolossváry, K. F. Wong, F. Paesani, J. Vanicek, R. M. Wolf, J. Liu, X. Wu, S. R. Brozell, T. Steinbrecher, H. Gohlke, Q. Cai, X. Ye, J. Wang, M.-J. Hsieh, G. Cuii, D. R. Roe, D. H. Mathews, M. G. Seetin, R. Salomon-Ferrer, C. Sagui, V. Babin, T. Luchko, S. Gusarov, A. Kovalenko and P. A. Kollman, AMBER 12, University of California, San Francisco, 2012
88. L. J. W. Murray W. B. Arendall D. C. Richardson J. S. Richardson Proc. Natl. Acad. Sci. U. S. A. 2003 100 13904 13909
89. N. H. Campbell D. L. Smith A. P. Reszka S. Neidle D. O'Hagan Org. Biomol. Chem. 2011 9 1328 1331
90. M. Krepl M. Zgarbova P. Stadlbauer M. Otyepka P. Banas J. Koca T. E. Cheatham III P. Jurecka J. Sponer J. Chem. Theory Comput. 2012 8 2506 2520
91. C. H. Kang I. Berger C. Lockshin R. Ratliff R. Moyzis A. Rich Proc. Natl. Acad. Sci. U. S. A. 1994 91 11636 11640
92. S. E. Wheeler K. N. Houk J. Chem. Theory Comput. 2010 6 395 404
93. J. Sponer X. Cang T. E. Cheatham III Methods 2012 57 25 39
94. P. Banas D. Hollas M. Zgarbova P. Jurecka M. Orozco T. E. Cheatham III J. Sponer M. Otyepka J. Chem. Theory Comput. 2010 6 3836 3849
95. E. Fadrna N. Spackova J. Sarzynska J. Koca M. Orozco T. E. Cheatham III T. Kulinski J. Sponer J. Chem. Theory Comput. 2009 5 2514 2530