Quan Pol: A full spectrum and seamless QM/MM program

Journal of Computational Chemistry

Volumn 34, Issue 32, 2013, Pages 2816-2833

  Thellamurege, Nandun M ^a   Si, Dejun ^a   Cui, Fengchao ^a   Zhu, Hongbo ^a   Lai, Rui ^a   Li, Hui ^a  

^a UNIVERSITY OF NEBRASKA LINCOLN   (United States)

Author keywords

molecular dynamics simulation; MP2; polarizable force field; QM MM program; TDDFT

Indexed keywords

CHEMICAL BONDS; DENSITY FUNCTIONAL THEORY; ENZYME INHIBITION; FREE ENERGY; MOLECULAR DYNAMICS; QUANTUM CHEMISTRY; QUANTUM THEORY; SOLVATION;

ASSISTED MODEL BUILDING WITH ENERGY REFINEMENTS; DENSITY FUNCTIONAL THEORY METHODS; MOLECULAR DYNAMICS SIMULATIONS; MULTICONFIGURATION SELF-CONSISTENT FIELDS; PLESSET PERTURBATION THEORY; POLARIZABLE FORCE FIELD; QM/MM PROGRAM; TDDFT;

PERTURBATION TECHNIQUES;

EID: 84887068254     PISSN: 01928651     EISSN: 1096987X     Source Type: Journal    
DOI: 10.1002/jcc.23435     Document Type: Article

References (137)

1. A. Warshel, M. Levitt, J. Mol. Biol. 1976, 103, 227.
2. T. E. Cheatham, M. A. Young, Biopolymers 2000, 56, 232.
3. P. Cieplak, J. Caldwell, P. Kollman, J. Comput. Chem. 2001, 22, 1048.
4. D. A. Case, T. E. Cheatham, T. Darden, H. Gohlke, R. Luo, K. M. Merz, A. Onufriev, C. Simmerling, B. Wang, R. J. Woods, J. Comput. Chem. 2005, 26, 1668.
5. Z. X. Wang, W. Zhang, C. Wu, H. X. Lei, P. Cieplak, Y. Duan, J. Comput. Chem. 2006, 27, 781.
6. J. W. Ponder, D. A. Case, D. Valerie, In Advances in Protein Chemistry, Vol. 66; Academic Press, 2003; 27-85.
7. B. R. Brooks, R. E. Bruccoleri, B. D. Olafson, D. J. States, S. Swaminathan, M. Karplus, J. Comput. Chem. 1983, 4, 187.
8. A. D. MacKerell, Jr,., B. Brooks, C. L. Brooks, III, L. Nilsson, B. Roux, Y. Won, M. Karplus, In The Encyclopedia of Computational Chemistry, Vol. 1;, P. v. R. Schleyer, Ed.; Wiley: Chichester, 1998.
9. B. R. Brooks, C. L. Brooks, A. D. Mackerell, L. Nilsson, R. J. Petrella, B. Roux, Y. Won, G. Archontis, C. Bartels, S. Boresch, A. Caflisch, L. Caves, Q. Cui, A. R. Dinner, M. Feig, S. Fischer, J. Gao, M. Hodoscek, W. Im, K. Kuczera, T. Lazaridis, J. Ma, V. Ovchinnikov, E. Paci, R. W. Pastor, C. B. Post, J. Z. Pu, M. Schaefer, B. Tidor, R. M. Venable, H. L. Woodcock, X. Wu, W. Yang, D. M. York, M. Karplus, J. Comput. Chem. 2009, 30, 1545.
10. W. L. Jorgensen, J. Tirado-Rives, J. Comput. Chem. 2005, 26, 1689.
11. H. J. C. Berendsen, D. van der Spoel, R. van Drunen, Comput. Phys. Commun. 1994, 91, 43.
12. E. Lindahl, B. Hess, D. van der Spoel, J. Mol. Model. 2001, 7, 306.
13. D. Van Der Spoel, E. Lindahl, B. Hess, G. Groenhof, A. E. Mark, H. J. C. Berendsen, J. Comput. Chem. 2005, 26, 1701.
14. B. Hess, C. Kutzner, D. van der Spoel, E. Lindahl, J. Chem. Theory Comput. 2008, 4, 435.
15. J. W. Ponder, F. M. Richards, J. Comput. Chem. 1987, 8, 1016.
16. J. Frisch, G. W. Trucks, H. B. Schlegel, G. E. Scuseria, M. A. Robb, J. R. Cheeseman, G. Scalmani, V. Barone, B. Mennucci, G. A. Petersson, H. Nakatsuji, M. Caricato, X. Li, H. P. Hratchian, A. F. Izmaylov, J. Bloino, G. Zheng, J. L. Sonnenberg, M. Hada, M. Ehara, K. Toyota, R. Fukuda, J. Hasegawa, M. Ishida, T. Nakajima, Y. Honda, O. Kitao, H. Nakai, T. Vreven, J. A. Montgomery, Jr,., J. E. Peralta, F. Ogliaro, M. Bearpark, J. J. Heyd, E. Brothers, K. N. Kudin, V. N. Staroverov, R. Kobayashi, J. Normand, K. Raghavachari, A. Rendell, J. C. Burant, S. S. Iyengar, J. Tomasi, M. Cossi, N. Rega, J. M. Millam, M. Klene, J. E. Knox, 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, R. L. Martin, K. Morokuma, V. G. Zakrzewski, G. A. Voth, P. Salvador, J. J. Dannenberg, S. Dapprich, A. D. Daniels, Ö. Farkas, J. B. Foresman, J. V. Ortiz, J. Cioslowski, D. J. Fox,. Gaussian 09, Revision a.1, Gaussian, Wallingford CT, 2009.
17. M. W. Schmidt, K. K. Baldridge, J. A. Boatz, S. T. Elbert, M. S. Gordon, J. H. Jensen, S. Koseki, N. Matsunaga, K. A. Nguyen, S. J. Su, T. L. Windus, M. Dupuis, J. A. Montgomery, J. Comput. Chem. 1993, 14, 1347.
18. M. S. Gordon, M. W. Schmidt, In Theory and Applications of Computational Chemistry;, C. E. Dykstra, G. Frenking, K. S. Kim, G. E. Scuseria, Eds.; Elsevier: Amsterdam, 2005.
19. Y. Shao, L. F. Molnar, Y. Jung, J. Kussmann, C. Ochsenfeld, S. T. Brown, A. T. B. Gilbert, L. V. Slipchenko, S. V. Levchenko, D. P. O'Neill, R. A. DiStasio, Jr., R. C. Lochan, T. Wang, G. J. O. Beran, N. A. Besley, J. M. Herbert, C. Yeh Lin, T. Van Voorhis, S. Hung Chien, A. Sodt, R. P. Steele, V. A. Rassolov, P. E. Maslen, P. P. Korambath, R. D. Adamson, B. Austin, J. Baker, E. F. C. Byrd, H. Dachsel, R. J. Doerksen, A. Dreuw, B. D. Dunietz, A. D. Dutoi, T. R. Furlani, S. R. Gwaltney, A. Heyden, S. Hirata, C. -P. Hsu, G. Kedziora, R. Z. Khalliulin, P. Klunzinger, A. M. Lee, M. S. Lee, W. Liang, I. Lotan, N. Nair, B. Peters, E. I. Proynov, P. A. Pieniazek, Y. Min Rhee, J. Ritchie, E. Rosta, C. David Sherrill, A. C. Simmonett, J. E. Subotnik, H. Lee Woodcock Iii, W. Zhang, A. T. Bell, A. K. Chakraborty, D. M. Chipman, F. J. Keil, A. Warshel, W. J. Hehre, H. F. Schaefer Iii, J. Kong, A. I. Krylov, P. M. W. Gill, M. Head-Gordon, Phys. Chem. Chem. Phys. 2006, 8, 3172.
20. G. te Velde, F. M. Bickelhaupt, E. J. Baerends, C. Fonseca Guerra, S. J. A. van Gisbergen, J. G. Snijders, T. Ziegler, J. Comput. Chem. 2001, 22, 931.
21. M. F. Guest, I. J. Bush, H. J. J. Van Dam, P. Sherwood, J. M. H. Thomas, J. H. Van Lenthe, R. W. A. Havenith, J. Kendrick, Mol. Phys. 2005, 103, 719.
22. M. Valiev, E. J. Bylaska, N. Govind, K. Kowalski, T. P. Straatsma, H. J. J. Van Dam, D. Wang, J. Nieplocha, E. Apra, T. L. Windus, W. A. de Jong, Comput. Phys. Commun. 2010, 181, 1477.
23. P. E. Blochl, Phys. Rev. B 1994, 50, 17953.
24. M. E. Casida, In Recent Advances in Density Functional Methods;, D. P. Chong, Eds.; World Scientific: Singapore, 1995, pp. 155.
25. M. E. Casida, C. Jamorski, K. C. Casida, D. R. Salahub, J. Chem. Phys. 1998, 108, 4439.
26. C. Møller, M. S. Plesset, Phys. Rev. 1934, 46, 618.
27. F. J. Vesely, J. Comput. Phys. 1977, 24, 361.
28. M. Neumann, F. J. Vesely, O. Steinhauser, P. Schuster, Mol. Phys. 1978, 35, 841.
29. F. H. Stillinger, C. W. David, J. Chem. Phys. 1978, 69, 1473.
30. P. Barnes, J. L. Finney, J. D. Nicholas, J. E. Quinn, Nature 1979, 282, 459.
31. A. Warshel, J. Phys. Chem. 1979, 83, 1640.
32. V. Luzhkov, A. Warshel, J. Am Chem. Soc. 1991, 113, 4491.
33. A. Warshel, Z. T. Chu, J. Phys. Chem. B 2001, 105, 9857.
34. J. Gao, J. Am. Chem. Soc. 1994, 116, 9324.
35. J. Gao, K. Byun, Theor. Chem. Acc. 1997, 96, 151.
36. J. L. Gao, J. Comput. Chem. 1997, 18, 1061.
37. M. A. Thompson, G. K. Schenter, J. Phys. Chem. 1995, 99, 6374.
38. M. A. Thompson, J. Phys. Chem. 1996, 100, 14492.
39. L. Jensen, P. T. van Duijnen, J. G. Snijders, J. Chem. Phys. 2003, 119, 3800.
40. C. B. Nielsen, O. Christiansen, K. V. Mikkelsen, J. Kongsted, J. Chem. Phys. 2007, 126, 18.
41. T. D. Poulsen, J. Kongsted, A. Osted, P. R. Ogilby, K. V. Mikkelsen, J. Chem. Phys. 2001, 115, 2393.
42. Y. Lin, J. Gao, J. Chem. Theory Comput. 2007, 3, 1484.
43. S. Yoo, F. Zahariev, S. Sok, M. S. Gordon, J. Chem. Phys. 2008, 129, 8.
44. W. L. Jorgensen, D. S. Maxwell, J. Tirado-Rives, J. Am. Chem. Soc. 1996, 118, 11225.
45. G. A. Kaminski, R. A. Friesner, J. Tirado-Rives, W. L. Jorgensen, J. Phys. Chem. B 2001, 105, 6474.
46. T. A. Halgren, R. B. Nachbar, J. Comput. Chem. 1996, 17, 587.
47. T. A. Halgren, J. Comput. Chem. 1996, 17, 520.
48. T. A. Halgren, J. Comput. Chem. 1996, 17, 553.
49. T. A. Halgren, J. Comput. Chem. 1996, 17, 616.
50. W. Kohn, L. J. Sham, Phys. Rev. 1965, 140, A1133.
51. W. A. Goddard, T. H. Dunning, W. J. Hunt, P. J. Hay, Acc. Chem. Res. 1973, 6, 368.
52. P. E. M. Siegbahn, J. Almlof, A. Heiberg, B. O. Roos, J. Chem. Phys. 1981, 74, 2384.
53. J. Ivanic, K. Ruedenberg, J. Comput. Chem. 2003, 24, 1250.
54. J. Ivanic, K. Ruedenberg, Theor. Chem. Acc. 2001, 106, 339.
55. J. M. Rintelman, M. S. Gordon, G. D. Fletcher, J. Ivanic, J. Chem. Phys. 2006, 124, 5.
56. H. Li, J. Chem. Phys. 2009, 131, 184103.
57. Y. Wang, H. Li, J. Chem. Phys. 2010, 133, 034108.
58. D. J. Si, H. Li, J. Chem. Phys. 2011, 135, 144107.
59. H. Li, J. Phys. Chem. A 2011, 115, 11824.
60. D. Si, H. Li, J. Chem. Phys. 2010, 133, 144,112.
61. A. D. Mackerell, M. Feig, C. L. Brooks, J. Comput. Chem. 2004, 25, 1400.
62. R. E. Tuzun, D. W. Noid, B. G. Sumpter, Macromol. Theory Simul. 1996, 5, 771.
63. P. N. Day, J. H. Jensen, M. S. Gordon, S. P. Webb, W. J. Stevens, M. Krauss, D. Garmer, H. Basch, D. Cohen, J. Chem. Phys. 1996, 105, 1968.
64. D. Das, K. P. Eurenius, E. M. Billings, P. Sherwood, D. C. Chatfield, M. Hodoscek, B. R. Brooks, J. Chem. Phys. 2002, 117, 10,534.
65. A. Klamt, G. Schuurmann, J. Chem. Soc.Perkin Trans 1993, 2, 799.
66. H. Li, J. H. Jensen, J. Comput. Chem. 2004, 25, 1449.
67. V. Barone, M. Cossi, J. Phys. Chem. A 1998, 102, 1995.
68. N. M. Thellamurege, H. Li, J. Chem. Phys. 2012, 137, 246,101.
69. S. Chalmet, D. Rinaldi, M. F. Ruiz-Lõpez, Int. J. Quantum Chem. 2001, 84, 559.
70. Q. Cui, J. Chem. Phys. 2002, 117, 4720.
71. P. Bandyopadhyay, M. S. Gordon, B. Mennucci, J. Tomasi, J. Chem. Phys. 2002, 116, 5023.
72. H. Li, C. S. Pomelli, J. H. Jensen, Theor. Chem. Acc. 2003, 109, 71.
73. R. H. Hertwig, W. Koch, Chem. Phys. Lett. 1997, 268, 345.
74. T. H. Dunning, J. Chem. Phys. 1989, 90, 1007.
75. Y. Zhang, T. -S. Lee, W. Yang, J. Chem. Phys. 1999, 110, 46.
76. Y. Zhang, J. Chem. Phys. 2005, 122, 024114.
77. H. M. Senn, W. Thiel, Angew. Chem. Int. Ed. 2009, 48, 1198.
78. P. Sherwood, A. H. de Vries, M. F. Guest, G. Schreckenbach, C. R. A. Catlow, S. A. French, A. A. Sokol, S. T. Bromley, W. Thiel, A. J. Turner, S. Billeter, F. Terstegen, S. Thiel, J. Kendrick, S. C. Rogers, J. Casci, M. Watson, F. King, E. Karlsen, M. Sjøvoll, A. Fahmi, A. Schäfer, and, C. Lennartz, J. Mol. Struct. 2003, 632, 1.
79. H. Lin, D. G. Truhlar, J. Phys. Chem. A 2005, 109, 3991.
80. P. P. Ewald, Ann. Phys. 1921, 369, 253.
81. T. Darden, D. York, L. Pedersen, J. Chem. Phys. 1993, 98, 10089.
82. Y. Zhou, M. Cook, M. Karplus, Biophys. J. 2000, 79, 2902.
83. L. Verlet, Phys. Rev. 1967, 159, 98.
84. D. Beeman, J. Comput. Phys. 1976, 20, 130.
85. H. J. C. Berendsen, J. P. M. Postma, W. F. van Gunsteren, A. DiNola, J. R. Haak, The J. Chem. Phys. 1984, 81, 3684.
86. H. C. Andersen, J. Chem. Phys. 1980, 72, 2384.
87. H. C. Andersen, J. Comput. Phys. 1983, 52, 24.
88. M. Frigo, S. G. Johnson, Proc. IEEE 2005, 93, 216.
89. F. Jensen, J. Chem. Phys. 1995, 102, 6706.
90. R. W. Zwanzig, J. Chem. Phys. 1954, 22, 1420.
91. D. A. Pearlman, J. Phys. Chem. 1994, 98, 1487.
92. S. Boresch, M. Karplus, J. Phys. Chem. A 1998, 103, 119.
93. W. Yang, R. Bitetti-Putzer, M. Karplus, J. Chem. Phys. 2004, 120, 9450.
94. M. R. Reddy, U. C. Singh, M. D. Erion, J. Am. Chem. Soc. 2004, 126, 6224.
95. G. M. Torrie, J. P. Valleau, Chem. Phys. Lett. 1974, 28, 578.
96. G. M. Torrie, J. P. Valleau, J. Comput. Phys. 1977, 23, 187.
97. S. Kumar, J. M. Rosenberg, D. Bouzida, R. H. Swendsen, P. A. Kollman, J. Comput. Chem. 1992, 13, 1011.
98. M. L. Sanchez, M. A. Aguilar, F. J. Olivares del Valle, J. Comput. Chem. 1997, 18, 313.
99. M. L. S. Mendoza, M. A. Aguilar, F. J. Olivares del Valle, J. Mol. Struct. THEOCHEM 1998, 426, 181.
100. I. F. Galván, M. L. Sánchez, M. E. Martín, F. J. Olivares del Valle, M. A. Aguilar, Comput. Phys. Commun. 2003, 155, 244.
101. E. Rosta, M. Haranczyk, Z. T. Chu, A. Warshel, J. Phys. Chem. B 2008, 112, 5680.
102. H. Nakano, T. Yamamoto, J. Chem. Phys. 2012, 136, 134,107.
103. F. Cui, H. Li, J. Chem. Phys. 2013, 138, 174,114.
104. H. Hu, Z. Lu, W. Yang, J. Chem. Theory Comput. 2007, 3, 390.
105. M. J. Frisch, M. Head-Gordon, J. A. Pople, Chem. Phys. Lett. 1990, 166, 275.
106. G. D. Fletcher, M. W. Schmidt, M. S. Gordon, Adv. Chem. Phys. 1999, 110, 267.
107. K. Ishimura, P. Pulay, S. Nagase, J. Comput. Chem. 2006, 27, 407.
108. K. Ishimura, P. Pulay, S. Nagase, J. Comput. Chem. 2007, 28, 2034.
109. G. D. Fletcher, M. S. Gordon, R. S. Bell, Theor. Chem. Acc. 2002, 107, 57.
110. C. M. Aikens, G. D. Fletcher, M. W. Schmidt, M. S. Gordon, J. Chem. Phys. 2006, 124, 014107.
111. C. M. Aikens, S. P. Webb, R. L. Bell, G. D. Fletcher, M. W. Schmidt, M. S. Gordon, Theor. Chem. Acc. 2003, 110, 233.
112. C. M. Aikens, M. S. Gordon, J. Phys. Chem. A 2004, 108, 3103.
113. M. Chiba, T. Tsuneda, K. Hirao, J. Chem. Phys. 2006, 124, 144106.
114. M. Chiba, T. Tsuneda, K. Hirao, Chem. Phys. Lett. 2006, 420, 391.
115. G. D. Fletcher, M. W. Schmidt, B. M. Bode, M. S. Gordon, Comput. Phys. Commun. 2000, 128, 190.
116. D. G. Fedorov, R. M. Olson, K. Kitaura, M. S. Gordon, S. Koseki, J. Comput. Chem. 2004, 25, 872.
117. S. M. Thompson, CCP5 Newsl. 1983, 8, 20.
118. D. Fincham, B. J. Ralston, Comput. Phys. Commun. 1981, 23, 127.
119. M. W. Mahoney, W. L. Jorgensen, J. Chem. Phys. 2000, 112, 8910.
120. S. W. Rick, J. Chem. Phys. 2004, 120, 6085.
121. H. J. C. Berendsen, J. P. M. Postma, W. F. van Gunstere, J. Hermans, Intermolecular Forces; Reidel: Dordrecht, 1981.
122. H. J. C. Berendsen, J. R. Grigera, T. P. Straatsma, J. Phys. Chem. 1987, 91, 6269.
123. Y. Wu, H. L. Tepper, G. A. Voth, J. Chem. Phys. 2006, 124, 024503.
124. W. L. Jorgensen, J. Chandrasekhar, J. D. Madura, R. W. Impey, M. L. Klein, J. Chem. Phys. 1983, 79, 926.
125. K. Vanommeslaeghe, E. Hatcher, C. Acharya, S. Kundu, S. Zhong, J. Shim, E. Darian, O. Guvench, P. Lopes, I. Vorobyov, A. D. Mackerell, J. Comput. Chem. 2010, 31, 671.
126. J. Wang, R. M. Wolf, J. W. Caldwell, P. A. Kollman, D. A. Case, J. Comput. Chem. 2004, 25, 1157.
127. 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. Cui, 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, University of California, San Francisco, 2012.
128. T. Head-Gordon, G. Hura, Chem. Rev. 2002, 102, 2651.
129. I. V. Khavrutskii, J. Dzubiella, J. A. McCammon, J. Chem. Phys. 2008, 128, 044106.
130. J. Kästner, Wiley Interdiscip. Rev. Comput. Mol. Sci. 2011, 1, 932.
131. B. T. Miller, R. P. Singh, J. B. Klauda, M. Hodoscek, B. R. Brooks, H. L. Woodcock, J. Chem. Inform. Model. 2008, 48, 1920.
132. J. W. Neidigh, R. M. Fesinmeyer, N. H. Andersen, Nat. Struct. Biol. 2002, 9, 425.
133. S. Meier, D. Häussinger, E. Pokidysheva, H. P. Bächinger, S. Grzesiek, FEBS Lett. 2004, 569, 112.
134. P. A. Cobine, R. T. McKay, K. Zangger, C. T. Dameron, I. M. Armitage, Eur. J. Biochem. 2004, 271, 4213.
135. G. Mourier, M. Hajj, F. Cordier, A. Zorba, X. Gao, T. Coskun, A. Herbet, E. Marcon, F. Beau, M. Delepierre, F. Ducancel, D. Servent, Biochimie 2012, 94, 461.
136. Y. Marechal, J. Chem. Phys. 87, 6344.
137. J. -J. Max, C. Chapados, J. Phys. Chem. A 2004, 108, 3324.