Biomolecular simulations with the transferable potentials for phase equilibria: Extension to phospholipids

Journal of Physical Chemistry B

Volumn 117, Issue 34, 2013, Pages 9910-9921

  Bhatnagar, Navendu ^a   Kamath, Ganesh ^b   Potoff, Jeffrey J ^a  

^a Wayne State University   (United States)

^b UNIVERSITY OF MISSOURI   (United States)

Author keywords

[No Author keywords available]

Indexed keywords

BIOMOLECULAR SIMULATION; EXPERIMENTAL VALUES; HYDRATED LIPID BILAYERS; MOLECULAR DYNAMICS SIMULATIONS; PHOSPHATIDYLCHOLINE; PHOSPHATIDYLETHANOLAMINE; PHOSPHATIDYLGLYCEROLS; TRANSFERABLE POTENTIALS;

LIPID BILAYERS; METAL IONS; MOLECULAR DYNAMICS; PHOSPHOLIPIDS;

PHASE EQUILIBRIA;

PHOSPHATIDYLCHOLINE; PHOSPHATIDYLETHANOLAMINE; PHOSPHATIDYLGLYCEROL; PHOSPHATIDYLSERINE; PHOSPHOLIPID;

ARTICLE; CHEMISTRY; ELECTRON; LIPID BILAYER; MOLECULAR DYNAMICS;

ELECTRONS; LIPID BILAYERS; MOLECULAR DYNAMICS SIMULATION; PHOSPHATIDYLCHOLINES; PHOSPHATIDYLETHANOLAMINES; PHOSPHATIDYLGLYCEROLS; PHOSPHATIDYLSERINES; PHOSPHOLIPIDS;

EID: 84883420384     PISSN: 15206106     EISSN: 15205207     Source Type: Journal    
DOI: 10.1021/jp404314k     Document Type: Article

References (94)

1. Jorgensen, W. L.; Maxwell, D. S.; TiradoRives, J. J. Am. Chem. Soc. 1996, 118 (45) 11225-11236
2. Cornell, W. D.; Cieplak, P.; Bayly, C. I.; Gould, I. R.; Merz, K. M.; Ferguson, D. M.; Spellmeyer, D. C.; Fox, T.; Caldwell, J. W.; Kollman, P. A. J. Am. Chem. Soc. 1995, 117 (19) 5179-5197
3. MacKerell, A. D.; Bashford, D.; Bellott, M.; Dunbrack, R. L.; Evanseck, J. D.; Field, M. J.; Fischer, S.; Gao, J.; Guo, H.; Ha, S.; Joseph-McCarthy, D.; Kuchnir, L.; Kuczera, K.; Lau, F. T. K.; Mattos, C.; Michnick, S.; Ngo, T.; Nguyen, D. T.; Prodhom, B.; Reiher, W. E.; Roux, B.; Schlenkrich, M.; Smith, J. C.; Stote, R.; Straub, J.; Watanabe, M.; Wiorkiewicz-Kuczera, J.; Yin, D.; Karplus, M. J. Phys. Chem. B 1998, 102 (18) 3586-3616
4. Oostenbrink, C.; Villa, A.; Mark, A. E.; Van Gunsteren, W. F. J. Comput. Chem. 2004, 25 (13) 1656-1676
5. Halgren, T. A. J. Comput. Chem. 1995, 17, 520-552
6. Yin, D. X.; Mackerell, A. D. J. Comput. Chem. 1998, 19 (3) 334-348
7. Chen, I. J.; Yin, D. X.; MacKerell, A. D. J. Comput. Chem. 2002, 23 (2) 199-213
8. Beglov, D.; Roux, B. J. Chem. Phys. 1994, 100 (12) 9050-9063
9. Garrido, N. M.; Jorge, M.; Queimada, A. J.; Gomes, J. R. B.; Economou, I. G.; Macedo, E. A. Phys. Chem. Chem. Phys. 2011, 13 (38) 17384-17394
10. Xu, Z. T.; Luo, H. H.; Tieleman, D. P. J. Comput. Chem. 2007, 28 (3) 689-697
11. Martin, M. G.; Siepmann, J. I. J. Phys. Chem. B 1998, 102 (14) 2569-2577
12. Nath, S. K.; Escobedo, F. A.; de Pablo, J. J. J. Chem. Phys. 1998, 108 (23) 9905-9911
13. Errington, J. R.; Panagiotopoulos, A. Z. J. Phys. Chem. B 1999, 103 (30) 6314-6322
14. Ungerer, P.; Beauvais, C.; Delhommelle, J.; Boutin, A.; Rousseau, B.; Fuchs, A. H. J. Chem. Phys. 2000, 112 (12) 5499-5510
15. Potoff, J. J.; Bernard-Brunel, D. A. J. Phys. Chem. B 2009, 113 (44) 14725-14731
16. Kamath, G.; Lubna, N.; Potoff, J. J., J. Chem. Phys. 2005, 123 (12).
17. Ketko, M. H.; Kamath, G.; Potoff, J. J. J. Phys. Chem. B 2011, 115 (17) 4949-4954
18. Potoff, J. J.; Siepmann, J. I. AIChE J. 2001, 47 (7) 1676-1682
19. Kamath, G.; Georgiev, G.; Potoff, J. J. J. Phys. Chem. B 2005, 109 (41) 19463-19473
20. Aqvist, J. J. Phys. Chem. 1990, 94 (21) 8021-8024
21. Wang, J. M.; Wolf, R. M.; Caldwell, J. W.; Kollman, P. A.; Case, D. A. J. Comput. Chem. 2004, 25 (9) 1157-1174
22. Vanommeslaeghe, K.; Hatcher, E.; Acharya, C.; Kundu, S.; Zhong, S.; Shim, J.; Darian, E.; Guvench, O.; Lopes, P.; Vorobyov, I.; MacKerell, A. D. J. Comput. Chem. 2010, 31 (4) 671-690
23. Berger, O.; Edholm, O.; Jahnig, F. Biophys. J. 1997, 72 (5) 2002-2013
24. Chiu, S. W.; Clark, M.; Balaji, V.; Subramaniam, S.; Scott, H. L.; Jakobsson, E. Biophys. J. 1995, 69 (4) 1230-1245
25. Chiu, S. W.; Pandit, S. A.; Scott, H. L.; Jakobsson, E. J. Phys. Chem. B 2009, 113 (9) 2748-2763
26. Poger, D.; Van Gunsteren, W. F.; Mark, A. E. J. Comput. Chem. 2010, 31 (6) 1117-1125
27. Dickey, A.; Faller, R. Biophys. J. 2008, 95 (6) 2636-2646
28. Kukol, A. J. Chem. Theory Comput. 2009, 5 (3) 615-626
29. Zhao, W.; Rog, T.; Gurtovenko, A. A.; Vattulainen, I.; Karttunen, M. Biophys. J. 2007, 92 (4) 1114-1124
30. Piggot, T. J.; Holdbrook, D. A.; Khalid, S. J. Phys. Chem. B 2011, 115 (45) 13381-13388
31. Cieplak, P.; Cornell, W. D.; Bayly, C.; Kollman, P. A. J. Comput. Chem. 1995, 16 (11) 1357-1377
32. Jojart, B.; Martinek, T. A. J. Comput. Chem. 2007, 28 (12) 2051-2058
33. Skjevik, A. A.; Madej, B. D.; Walker, R. C.; Teigen, K. J. Phys. Chem. B 2012, 116 (36) 11124-11136
34. Dickson, C. J.; Rosso, L.; Betz, R. M.; Walker, R. C.; Gould, I. R. Soft Matter 2012, 8 (37) 9617-9627
35. Feller, S. E.; Venable, R. M.; Pastor, R. W. Langmuir 1997, 13 (24) 6555-6561
36. Husslein, T.; Newns, D. M.; Pattnaik, P. C.; Zhong, Q. F.; Moore, P. B.; Klein, M. L. J. Chem. Phys. 1998, 109 (7) 2826-2832
37. Klauda, J. B.; Venable, R. M.; Freites, J. A.; O'Connor, J. W.; Tobias, D. J.; Mondragon-Ramirez, C.; Vorobyov, I.; MacKerell, A. D.; Pastor, R. W. J. Phys. Chem. B 2010, 114 (23) 7830-7843
38. Feller, S. E.; Pastor, R. W. J. Chem. Phys. 1999, 111 (3) 1281-1287
39. Feller, S. E.; MacKerell, A. D. J. Phys. Chem. B 2000, 104 (31) 7510-7515
40. Jensen, M. O.; Mouritsen, O. G.; Peters, G. H. Biophys. J. 2004, 86 (6) 3556-3575
41. Bayly, C. I.; Cieplak, P.; Cornell, W. D.; Kollman, P. A. J. Phys. Chem. 1993, 97 (40) 10269-10280
42. Cornell, W. D.; Cieplak, P.; Bayly, C. I.; Kollman, P. A. J. Am. Chem. Soc. 1993, 115 (21) 9620-9631
43. Sonne, J.; Jensen, M. O.; Hansen, F. Y.; Hemmingsen, L.; Peters, G. H. Biophys. J. 2007, 92 (12) 4157-4167
44. Jambeck, J. P. M.; Lyubartsev, A. P. J. Phys. Chem. B 2012, 116 (10) 3164-3179
45. Jambeck, J. P. M.; Lyubartsev, A. P. J. Chem. Theory Comput. 2012, 8 (8) 2938-2948
46. Chen, B.; Potoff, J. J.; Siepmann, J. I. J. Phys. Chem. B 2001, 105 (15) 3093-3104
47. Lubna, N.; Kamath, G.; Potoff, J. J.; Rai, N.; Siepmann, J. I. J. Phys. Chem. B 2005, 109 (50) 24100-24107
48. Martin, M. G.; Siepmann, J. I. J. Phys. Chem. B 1999, 103 (21) 4508-4517
49. Stubbs, J. M.; Potoff, J. J.; Siepmann, J. I. J. Phys. Chem. B 2004, 108 (45) 17596-17605
50. Wick, C. D.; Martin, M. G.; Siepmann, J. I. J. Phys. Chem. B 2000, 104 (33) 8008-8016
51. Wick, C. D.; Stubbs, J. M.; Rai, N.; Siepmann, J. I. J. Phys. Chem. B 2005, 109 (40) 18974-18982
52. Sokkalingam, N.; Kamath, G.; Coscione, M.; Potoff, J. J. J. Phys. Chem. B 2009, 113 (30) 10292-10297
53. Rai, N.; Siepmann, J. I. J. Phys. Chem. B 2007, 111 (36) 10790-10799
54. Kamath, G.; Cao, F.; Potoff, J. J. J. Phys. Chem. B 2004, 108 (37) 14130-14136
55. Hogberg, C. J.; Nikitin, A. M.; Lyubartsev, A. P. J. Comput. Chem. 2008, 29 (14) 2359-2369
56. Breneman, C. M.; Wiberg, K. B. J. Comput. Chem. 1990, 11 (3) 361-373
57. Frisch, M. J.; Trucks, G. W.; Schlegel, H. B.; Scuseria, G. E.; Robb, M. A.; Cheeseman, J. R.; Scalmani, G.; Barone, V.; Mennucci, B.; Petersson, G. A.; Nakatsuji, H.; Caricato, M.; Li, X.; Hratchian, H. P.; Izmaylov, A. F.; Bloino, J.; Zheng, G.; Sonnenberg, J. L.; Hada, M.; Ehara, M.; Toyota, K.; Fukuda, R.; Hasegawa, J.; Ishida, M.; Nakajima, T.; Honda, Y.; Kitao, O.; Nakai, H.; Vreven, T.; Montgomery, Jr., J. A.; Peralta, J. E.; Ogliaro, F.; Bearpark, M.; Heyd, J. J.; Brothers, E.; Kudin, K. N.; Staroverov, V. N.; Kobayashi, R.; Normand, J.; Raghavachari, K.; Rendell, A.; Burant, J. C.; Iyengar, S. S.; Tomasi, J.; Cossi, M.; Rega, N.; Millam, J. M.; Klene, M.; Knox, J. E.; Cross, J. B.; Bakken, V.; Adamo, C.; Jaramillo, J.; Gomperts, R.; Stratmann, R. E.; Yazyev, O.; Austin, A. J.; Cammi, R.; Pomelli, C.; Ochterski, J. W.; Martin, R. L.; Morokuma, K.; Zakrzewski, V. G.; Voth, G. A.; Salvador, P.; Dannenberg, J. J.; Dapprich, S.; Daniels, A. D.; Farkas, Ö.; Foresman, J. B.; Ortiz, J. V.; Cioslowski, J.; Fox, D. J. Gaussian 09, Revision A.02; Gaussian Inc: Wallingford, CT, 2009.
58. Berendsen, H. J. C.; Grigera, J. R.; Straatsma, T. P. J. Phys. Chem. 1987, 91 (24) 6269-6271
59. Phillips, J. C.; Braun, R.; Wang, W.; Gumbart, J.; Tajkhorshid, E.; Villa, E.; Chipot, C.; Skeel, R. D.; Kale, L.; Schulten, K. J. Comput. Chem. 2005, 26 (16) 1781-1802
60. Bhatnagar, N.; Kamath, G.; Chelst, I.; Potoff, J. J. J. Chem. Phys. 2012, 137 (1) 014502
61. Martyna, G. J.; Tobias, D. J.; Klein, M. L. J. Chem. Phys. 1994, 101 (5) 4177-4189
62. Feller, S. E.; Zhang, Y. H.; Pastor, R. W.; Brooks, B. R. J. Chem. Phys. 1995, 103 (11) 4613-4621
63. Taylor, J.; Whiteford, N. E.; Bradley, G.; Watson, G. W. Biochim. Biophys. Acta, Biomembr. 2009, 1788 (3) 638-649
64. Rappolt, M.; Hickel, A.; Bringezu, F.; Lohner, K. Biophys. J. 2003, 84 (5) 3111-3122
65. Cordomi, A.; Edholm, O.; Perez, J. J. J. Chem. Theory Comput. 2009, 5 (8) 2125-2134
66. Bockmann, R. A.; Hac, A.; Heimburg, T.; Grubmuller, H. Biophys. J. 2003, 85 (3) 1647-1655
67. Gurtovenko, A. A.; Vattulainen, I. J. Phys. Chem. B 2008, 112 (7) 1953-1962
68. Jambeck, J. P. M.; Lyubartsev, A. P. J. Chem. Theory Comput. 2013, 9 (1) 774-784
69. Poger, D.; Mark, A. E. J. Chem. Theory Comput. 2010, 6 (1) 325-336
70. Feller, S. E.; Pastor, R. W. Biophys. J. 1996, 71 (3) 1350-1355
71. Waheed, Q.; Edholm, O. Biophys. J. 2009, 97 (10) 2754-2760
72. Petrache, H. I.; Dodd, S. W.; Brown, M. F. Biophys. J. 2000, 79 (6) 3172-3192
73. Seelig, A.; Seelig, J. Biochemistry 1974, 13 (23) 4839-4845
74. Kucerka, N.; Nagle, J. F.; Sachs, J. N.; Feller, S. E.; Pencer, J.; Jackson, A.; Katsaras, J. Biophys. J. 2008, 95 (5) 2356-2367
75. Vermeer, L. S.; de Groot, B. L.; Reat, V.; Milon, A.; Czaplicki, J. Eur. Biophys. J. 2007, 36 (8) 919-931
76. Ulmschneider, J. P.; Ulmschneider, M. B. J. Chem. Theory 2009, 5 (7) 1803-1813
77. Perly, B.; Smith, I. C. P.; Jarrell, H. C. Biochemistry 1985, 24 (4) 1055-1063
78. Seelig, J.; Waespesarcevic, N. Biochemistry 1978, 17 (16) 3310-3315
79. Siu, S. W. I.; Vacha, R.; Jungwirth, P.; Bockmann, R. A. J. Chem. Phys. 2008, 128 (12).
80. Kucerka, N.; Katsaras, J.; Nagle, J. F. J. Membr. Biol. 2010, 235 (1) 43-50
81. Petrache, H. I.; Tristram-Nagle, S.; Gawrisch, K.; Harries, D.; Parsegian, V. A.; Nagle, J. F. Biophys. J. 2004, 86 (3) 1574-1586
82. Kucerka, N.; Liu, Y. F.; Chu, N. J.; Petrache, H. I.; Tristram-Nagle, S. T.; Nagle, J. F. Biophys. J. 2005, 88 (4) 2626-2637
83. Kucerka, N.; Holland, B. W.; Gray, C. G.; Tomberli, B.; Katsaras, J. J. Phys. Chem. B 2012, 116 (1) 232-239
84. Klauda, J. B.; Kucerka, N.; Brooks, B. R.; Pastor, R. W.; Nagle, J. F. Biophys. J. 2006, 90 (8) 2796-2807
85. Sachs, J. N.; Petrache, H. I.; Woolf, T. B. Chem. Phys. Lipids 2003, 126 (2) 211-223
86. Nagle, J. F.; Tristram-Nagle, S. Biochim. Biophys. Acta, Rev. Biomembr. 2000, 1469 (3) 159-195
87. Poger, D.; Mark, A. E. J. Chem. Theory Comput. 2012, 8 (11) 4807-4817
88. Rawicz, W.; Olbrich, K. C.; McIntosh, T.; Needham, D.; Evans, E. Biophys. J. 2000, 79 (1) 328-339
89. Pan, J.; Tristram-Nagle, S.; Kucerka, N.; Nagle, J. F. Biophys. J. 2008, 94 (1) 117-124
90. Kucerka, N.; Tristram-Nagle, S.; Nagle, J. F. J. Membr. Biol. 2005, 208 (3) 193-202
91. Binder, H.; Gawrisch, K. J. Phys. Chem. B 2001, 105 (49) 12378-12390
92. Rand, R. P.; Parsegian, V. A. Biochim. Biophys. Acta 1989, 988 (3) 351-376
93. Pan, J. J.; Heberle, F. A.; Tristram-Nagle, S.; Szymanski, M.; Koepfinger, M.; Katsaras, J.; Kucerka, N. BBA-Biomembranes 2012, 1818 (9) 2135-2148
94. Henin, J.; Shinoda, W.; Klein, M. L. J. Phys. Chem. B 2009, 113 (19) 6958-6963