Electrostatic-consistent coarse-grained potentials for molecular simulations of proteins

Journal of Chemical Theory and Computation

Volumn 9, Issue 8, 2013, Pages 3515-3526

  Spiga, Enrico ^a   Alemani, Davide ^a   Degiacomi, Matteo T ^a   Cascella, Michele ^b   Peraro, Matteo Dal ^a  

^a EPFL   (Switzerland)

^b UNIVERSITY OF BERN   (Switzerland)

Author keywords

[No Author keywords available]

Indexed keywords

EID: 84882378777     PISSN: 15499618     EISSN: 15499626     Source Type: Journal    
DOI: 10.1021/ct400137q     Document Type: Article

References (105)

1. Russel, D.; Lasker, K.; Phillips, J.; Schneidman-Duhovny, D.; Velazquez-Muriel, J. A.; Sali, A. Curr. Opin. Cell Biol. 2009, 21, 97-108
2. Schlick, T.; Collepardo-Guevara, R.; Halvorsen, L. A.; Jung, S.; Xiao, X. Q. Rev. Biophys. 2011, 44, 191-228
3. Phillips, J. C.; Braun, R.; Wang, W.; Gumbart, J.; Tajkhorshid, E.; Villa, E.; Chipot, C.; Skeel, R. D.; Kale, L.; K., S. J. Comput. Chem. 2005, 26, 1781-1802
4. Shaw, D. E. Proceedings of the ACM/IEEE Conference on Supercomputing (SC09), Portland, OR, 2009.
5. Stone, J. E.; Phillips, J. C.; Freddolino, P. L.; Hardy, D. J.; Trabuco, L. G.; Schulten, K. J. Comput. Chem. 2007, 28, 2618-2640
6. Pierce, L. C. T.; Salomon-Ferrer, R.; de Oliveira, C. A. F.; McCammon, J. A.; Walker, C. W. J. Chem. Theory Comput. 2012, 8, 2997-3002
7. Shaw, D. E. Science 2010, 330, 341-346
8. Lindorff-Larsen, K.; Piana, S.; Dror, R. O.; Shaw, D. E. Science 2011, 334, 517-520
9. Sanbonmatsu, K. Y.; Tung, C. S. J. Struct. Biol. 2007, 157, 470-480
10. Freddolino, P. L.; Arkhipov, A. S.; Larson, S. B.; McPherson, A.; Schulten, K. Structure 2006, 14, 437-449
11. Levitt, M.; Warshel, A. Nature 1975, 253, 94-98
12. Levitt, M. J. Mol. Biol. 1976, 104, 59-107
13. Tschöp, W.; Kremer, K.; Batoulis, J.; Bürger, T.; Hahn, O. Acta Polym. 1998, 49, 61-74
14. Goetz, R.; Gompper, G.; Lipowsky, R. Phys. Rev. Lett. 1999, 82, 221-224
15. Venturoli, M.; Smit, B. PhysChemComm 1999, 10, 45-49
16. Shelley, J. C.; Shelley, M. Y.; Reeder, R. C.; Bandyopadhyay, S.; Klein, M. L. J. Phys. Chem. B 2001, 105, 4464-4470
17. Riniker, S.; Allison, J. R.; van Gunsteren, W. F. Phys. Chem. Chem. Phys. 2012, 14, 12423-12430
18. Klein, L. M.; Shinoda, W. Science 2008, 321, 798-800
19. Kamerlin, S. C. L.; Warshel, A. Phys. Chem. Chem. Phys. 2011, 13, 10401-10411
20. Ayton, S. G.; Noid, W. G.; Voth, G. A. Curr. Opin. Struct. Biol. 2007, 17, 192-198
21. Saunders, M. G.; Voth, G. A. Curr. Opin. Struct. Biol. 2012, 22, 1-7
22. Tozzini, V. Q. Rev. Biophys. 2010, 43, 333-371
23. Cascella, M.; Dal Peraro, M. CHIMIA 2009, 63, 14-18
24. Voth, G. A. In Coarse-Graining of Condensed Phase and Biomolecular Systems; CRC Press: Boca Raton, FL, 2009; pp 85-109.
25. Roux, B. In Multiscale Approaches to Protein Modeling; Springer: New York, 2011; pp 85-109.
26. Pasi, M.; Lavery, R.; Ceres, N. J. Chem. Theory Comput. 2013, 9, 785793
27. Dans, P. D.; Zeida, A.; Machado, M. R.; Pantano, S. J. Chem. Theory Comput. 2010, 6, 1711-1725
28. Darré, L.; Machado, M. R.; Dans, P. D.; Herrera, F. E.; Pantano, S. J. Chem. Theory Comput. 2010, 6, 3793-3807
29. Nielsen, S. O.; Moore, P. B.; Ensing, B. Phys. Rev. Lett. 2010, 105, 237802
30. Marrink, S. J.; Risselada, H. J.; Yefimov, S.; Tieleman, D. P.; de Vries, A. H. J. Phys. Chem. B 2007, 111, 7812-7824
31. Noid, W. G.; Chu, J. W.; Ayton, G. S.; Krishna, V.; Izvekov, S.; Voth, G. A.; Das, A.; Andersen, H. C. J. Chem. Phys. 2008, 128, 1-11
32. Liwo, A.; Czaplewski, C.; Pillardy, J.; Scheraga, H. A. J. Chem. Phys. 2001, 115, 2323-2357
33. Mullinax, J. W.; Noid, W. G. Phys. Rev. Lett. 2009, 103, 1-4
34. Scott Shell, M. J. Chem. Phys. 2008, 129, 1-7
35. Izvekov, S.; Voth, G. A. J. Phys. Chem. B 2005, 109, 2469-2473
36. Noid, W. G.; Liu, P.; Wang, Y.; Chu, J. W.; Ayton, G. S.; Izvekov, S.; Andersen, H. C.; Voth, G. A. J. Chem. Phys. 2008, 128, 1-20
37. Thorpe, I. F.; Zhou, J.; Voth, G. A. J. Phys. Chem. B 2008, 112, 13079-13090
38. Ayton, G. S.; Voth, G. A. Biophys. J. 2010, 99, 2757-2765
39. Hills, D. R. J.; Lu, L.; Voth, G. A. PLoS Comput. Biol. 2010, 6, 1-12
40. Thorpe, I. F.; Goldenberg, D. P.; Voth, G. A. J. Phys. Chem. B 2011, 115, 11911-11926
41. Mullinax, J. W.; Noid, W. G. Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 2010, 107, 19867-19872
42. Carmichael, S. P.; Scott Shell, M. J. Phys. Chem. B 2012, 116, 8383-8393
43. Larini, L.; Lu, L.; Voth, G. A. J. Chem. Phys. 2010, 132, 1-10
44. Sinitskiy, A. V.; Saunders, M. G.; Voth, G. A. J. Phys. Chem. B 2012, 116, 8363-8374
45. Monticelli, L.; Kandasamy, S. K.; Periole, X.; Larson, R. G.; Tieleman, D. P.; Marrink, S. J. J. Chem. Theory Comput. 2008, 4, 819-834
46. Periole, X.; Huber, T.; Marrink, S. J.; Sakmar, T. P. J. Am. Chem. Soc. 2007, 129, 10126-10132
47. Louhivuoiri, M.; Risselada, H. J.; van der Giessen, E.; Marrink, S. J. Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 2010, 107, 19856-19860
48. Schaefer, L. V.; de Jong, D. H.; Holt, A.; Rzepiela, A. J.; de Vries, A. H.; Poolman, B.; Killian, J. A.; Marrink, S. J. Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 2011, 108, 1343-1348
49. van den Bogaart, G.; Meyenberg, K.; Risselada, H. J.; Amin, H.; Willing, K. I.; Hubrich, B. E.; Dier, M.; Hell, S. W.; Grubmüller, H.; Diederichsen, U.; Jahn, R. Nature 2011, 479, 552-555
50. Ha-Duong, T. J. Chem. Theory Comput. 2009, 5, 3211-3223
51. Scheraga, H. A. Annu. Rev. Biophys. 2011, 40, 1-39
52. Czaplewski, C.; Kalinowski, S.; Liwo, A.; Scheraga, H. A. J. Chem. Theory Comput. 2009, 5, 627-640
53. Gołas′, E.; Maisuradze, G. G.; Senet, P.; Ołdziej, S.; Czaplewski, C.; Scheraga, H. A.; Liwo, A. J. Chem. Theory Comput. 2012, 8, 1750-1764
54. Gopal, S. M.; Mukherjee, S.; Cheng, Y. M.; Feig, M. Proteins 2009, 78, 1266-1281
55. Derreumaux, P. J. Chem. Phys. 1999, 111, 2301-2310
56. Maupetit, J.; Tuffery, P.; Derreumaux, P. Proteins 2007, 69, 394-408
57. Barducci, A.; Bonomi, M.; Derreumaux, P. J. Chem. Theory Comput. 2011, 7, 1928-1934
58. Zacharias, M. Protein Sci. 2003, 12, 1271-1282
59. Zacharias, M. Proteins 2013, 81, 81-92
60. Alemani, D.; Collu, F.; Cascella, M.; Dal Peraro, M. J. Chem. Theory Comput. 2010, 6, 315-324
61. Cascella, M.; Neri, M. A.; Carloni, P.; Dal Peraro, M. J. Chem. Theory Comput. 2008, 4, 1378-1385
62. Besozzi, D.; Cazzaniga, P.; Mauri, G.; Pescini, D.; Vanneschi, L. Evolutionary Computation, Machine Learning, and Data Mining in Bioinformatics; Springer, 2009, 116-127
63. Elbeltagi, E.; Hegazy, T.; Grierson, D. Adv. Eng. Inf. 2005, 19, 43-53
64. Namasivayam, V.; Günther, R. Chem. Biol. Drug Des. 2007, 70, 475-484
65. Angeline, P. Evolutionary Programming VII; Springer: New York, 1998; pp 601-610.
66. Abraham, A.; Liu, H. Foundations of Computational Intelligence, Volume 3; Springer: New York, 2009; pp 291-312.
67. DeVane, R.; Shinoda, W.; Moore, P. B.; Klein, M. L. J. Chem. Theory Comput. 2009, 5, 2115-2124
68. Tozzini, V.; Rocchia, W.; McCammon, J. A. J. Chem. Theory Comput. 2006, 2, 667-673
69. Rubinstein, A.; Sherman, S. Biophys. J. 2004, 878, 15441557
70. Hassan, S. A.; Guarnieri, F.; Mehler, E. L. J. Phys. Chem. 2000, 104, 6478-6489
71. Florian, J.; Warshel, A. J. Phys. Chem. B 1997, 101, 5583-5595
72. Ha-Duong, T.; Phan, S.; Marchi, M.; Borgis, D. J. Chem. Phys. 2002, 117, 541-556
73. Ha-Duong, T.; Basdevant, N.; Borgis, D. Chem. Phys. Lett. 2009, 468, 79-82
74. Basdevant, N.; Borgis, D.; Ha-Duong, T. J. Comput. Chem. 2004, 25, 1015-1029
75. Basdevant, N.; Ha-Duong, T.; Borgis, D. J. Chem. Theory Comput. 2006, 2, 1646-1656
76. Basdevant, N.; Borgis, D.; Ha-Duong, T. J. Chem. Theory Comput. 2013, 9, 803-813
77. Sutmann, G. NIC Series 2002, 10, 211-254
78. Chipot, C.; ángyán, J. G.; Maigret, B.; Scheraga, H. A. J. Chem. Phys. 1993, 97, 9788-9796
79. Fogolari, F.; Esposito, G.; Viglino, P.; Cattarinussi, S. Biophys. J. 1996, 70, 1183-1197
80. Plimpton, S. J. Comput. Phys. 1995, 117, 1-19
81. Ercolessi, F.; Adams, J. B. Europhys. Lett. 1994, 26, 583-588
82. Rühle, V.; Junghans, C.; Lukyanov, A.; Kremer, K.; Andrienko, D. J. Chem. Theory Comput. 2009, 5, 3211-3223
83. Kennedy, J.; Eberhart, R. IEEE International Conference on Neural Networks, Proceedings; IEEE: New York, 1995; pp 1942-1948.
84. Essmann, U.; Perera, L.; Berkowitz, M. L.; Darden, T.; Lee, H.; Pedersen, L. G. J. Chem. Phys. 1995, 103, 8577-8593
85. Cornell, W. D.; Cieplak, P.; Bayly, C. I.; Gould, I. R.; Merz, K. M. J.; Ferguson, D. M.; Spellmeyer, D. C.; Fox, T.; Caldwell, J. W.; Kollman, P. A. J. Am. Chem. Soc. 1995, 117, 5179-5197
86. Hornak, V.; Abel, R.; Okur, A.; Strockbine, B.; Roitberg, A.; Simmerling, C. Proteins Struct. Funct. Bioinf. 2006, 65, 712-725
87. Jorgensen, W. L.; Chandrasekhar, J.; Madura, J. D.; Impey, R. W.; Klein, M. L. J. Chem. Phys. 1983, 79, 926-935
88. Price, D. J.; Brooks, C. L. J. Chem. Phys. 2004, 121, 10096-10103
89. Dai, Q. H.; Tommos, C.; Fuentes, J. E.; Blomberg, M. R. A.; Dutton, P. L.; Wand, A. J. J. Am. Chem. Soc. 2002, 124, 10952-10953
90. Banci, L.; Bertini, I.; Cantini, F.; Ciofi-Baffoni, S.; Gonnelli, L.; Mangani, S. J. Biol. Chem. 2004, 279, 34833-34839
91. Bateman, A.; Bycroft, M. J. Mol. Biol. 2000, 209, 1113-1119
92. Slovic, A. M.; Stayrook, S. E.; North, B.; DeGrado, W. F. J. Mol. Biol. 2005, 348, 777-787
93. Slovic, A. M.; Summa, C. M.; Lear, J. D.; DeGrado, W. F. Protein Sci. 2003, 12, 337-348
94. Buckle, A. M.; Schreiber, G.; Fersht, A. R. Biochemistry 1994, 33, 8878-8889
95. Jarvis, R. A.; Patrick, E. A. IEEE Trans. Comput. 1973, C-22, 1025-1034
96. Hess, B.; Kutzner, C.; van der Spoel, D.; Lindhal, E. J. Chem. Theory Comput. 2008, 4, 435-447
97. Stoldt, M.; Wöinert, J.; Görlach, M.; Brown, L. R. EMBO J. 1998, 17, 6377-6384
98. Gallagher, T.; Alexander, P.; Bryan, P.; Gilliland, G. L. Biochemistry 1994, 33, 4721-4729
99. Riniker, S.; van Gunsteren, W. F. J. Chem. Phys. 2011, 134, 1-12
100. Ryckaert, J.; Ciccotti, G.; Berendsen, H. J. C. J. Comput. Phys. 1977, 23, 327-341
101. Smith, P. E.; van Schaik, R. C.; Szyperski, T.; Wüthrich, K.; van Gunsteren, W. F. J. Mol. Biol. 1995, 246, 356-365
102. Baker, N. A.; Sept, D.; Joseph, S.; Holst, M. J.; McCammon, J. A. Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 2001, 98, 10037-10041
103. Blomberg, N.; Gabdoulline, R. R.; Nilges, M.; Wade, R. C. Proteins Struct. Funct. Bioinf. 1999, 37, 379-387
104. Wade, R. C.; Gabdoulline, R. R.; De Rienzo, F. Int. J. Quantum Chem. 2001, 83, 122-127
105. Chebaro, Y.; Pasquali, S.; Derreumaux, P. J. Phys. Chem. B 2012, 116, 8741-8752