Constant pH molecular dynamics in explicit solvent with enveloping distribution sampling and hamiltonian exchange

Journal of Chemical Theory and Computation

Volumn 10, Issue 7, 2014, Pages 2738-2750

  Lee, Juyong ^a   Miller, Benjamin T ^a   Damjanović, Ana ^a,b   Brooks, Bernard R ^a  

^a NATIONAL HEART LUNG AND BLOOD INSTITUTE   (United States)

^b JOHNS HOPKINS UNIVERSITY SCHOOL OF MEDICINE   (United States)

Author keywords

[No Author keywords available]

Indexed keywords

EID: 84904097036     PISSN: 15499618     EISSN: 15499626     Source Type: Journal    
DOI: 10.1021/ct500175m     Document Type: Article

References (109)

1. Yang, A.; Honig, B. J. Mol. Biol. 1993, 231, 459
2. Muñoz, V.; Serrano, L. J. Mol. Biol. 1995, 245, 297
3. Doster, W.; Beece, D.; Bowne, S. F.; DiIorio, E. E.; Eisenstein, L.; Frauenfelder, H.; Reinisch, L.; Shyamsunder, E.; Winterhalter, K. H.; Yue, K. T. Biochemistry 1982, 21, 4831
4. Tan, A.; Young, A. D.; Noble, R. J. Biol. Chem. 1972, 247, 2493
5. Hünenberger, P. H.; Helms, V.; Narayana, N.; Taylor, S. S.; McCammon, J. A. Biochemistry 1999, 38, 2358
6. Davies, R.; Neuberger, A.; Wilson, B. Biochim. Biophys. Acta, Enzymol. 1969, 178, 294
7. Thomas, P.; Russell, A.; Fersht, A. Nature 1985, 318, 375
8. Anderson, D. E.; Becktel, W. J.; Dahlquist, F. W. Biochemistry 1990, 29, 2403
9. Kelly, J. W. Curr. Opin. Struct. Biol. 1996, 6, 11
10. Schlesinger, P. H.; Gross, a.; Yin, X. M.; Yamamoto, K.; Saito, M.; Waksman, G.; Korsmeyer, S. J. Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 1997, 94, 11357
11. Cuello, L. G.; Romero, J. G.; Cortes, D. M.; Perozo, E. Biochemistry 1998, 37, 3229
12. Rastogi, V. K.; Girvin, M. E. Nature 1999, 402, 263
13. Schnell, J. R.; Chou, J. J. Nature 2008, 451, 591
14. Seksek, O.; Bolard, J. J. Cell Sci. 1996, 109, 257
15. Llopis, J.; McCaffery, J. M.; Miyawaki, a.; Farquhar, M. G.; Tsien, R. Y. Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 1998, 95, 6803
16. García-Moreno E, B. J. Biol. 2009, 8, 98
17. Isom, D. G.; Castañeda, C. A.; Cannon, B. R.; Velu, P. D.; García-Moreno E, B. Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 2010, 107, 16096
18. Isom, D. G.; Castañeda, C. A.; Cannon, B. R.; García-Moreno E, B. Proc. Natl. Acad. Sci. U. S. A. 2011, 108, 5260
19. Lee, D.; Lee, J.; Seok, C. Phys. Chem. Chem. Phys. 2013, 15, 5844
20. Lanyi, J. K. Annu. Rev. Physiol. 2004, 66, 665
21. Yoshikawa, S.; Shinzawa-Itoh, K.; Nakashima, R.; Yaono, R.; Yamashita, E.; Inoue, N.; Yao, M.; Fei, M. J.; Libeu, C. P.; Mizushima, T.; Yamaguchi, H.; Tomizaki, T.; Tsukihara, T. Science 1998, 280, 1723
22. Hoff, W. D.; Xie, A.; Van Stokkum, I. H. M.; Tang, X.-J.; Gural, J.; Kroon, A. R.; Hellingwerf, K. J. Biochemistry 1999, 38, 1009
23. Tanford, C.; Kirkwood, J. J. Am. Chem. Soc. 1957, 79, 5333
24. Gilson, M.; Honig, B. Nature 1987, 330, 84
25. Alexov, E.; Mehler, E. L.; Baker, N.; Baptista, A. M.; Huang, Y.; Milletti, F.; Nielsen, J. E.; Farrell, D.; Carstensen, T.; Olsson, M. H. M.; Shen, J. K.; Warwicker, J.; Williams, S.; Word, J. M. Proteins: Struct., Funct., Bioinf. 2011, 79, 3260
26. Warwicker, J. Proteins: Struct., Funct., Bioinf. 2011, 79, 3374
27. Damjanović, A.; Wu, X.; García-Moreno E, B.; Brooks, B. R. Biophys. J. 2008, 95, 4091
28. Damjanović, A.; Brooks, B. R.; García-Moreno E, B. J. Phys. Chem. A 2011, 115, 4042
29. Georgescu, R. E.; Alexov, E. G.; Gunner, M. R. Biophys. J. 2002, 83, 1731
30. Fitch, C. A.; Karp, D. A.; Lee, K. K.; Stites, W. E.; Lattman, E. E.; Garca-Moreno E, B. Biophys. J. 2002, 82, 3289
31. Denisov, V. P.; Schlessman, J. L.; García-Moreno E, B.; Halle, B. Biophys. J. 2004, 87, 3982
32. Damjanović, A.; García-Moreno E, B.; Lattman, E. E.; García, A. E. Proteins: Struct., Funct., Bioinf. 2005, 60, 433
33. Sagnella, D. E.; Tuckerman, M. E. J. Chem. Phys. 1998, 108, 2073
34. Kamerlin, S. C. L.; Warshel, A. Wiley Interdiscip. Rev.: Comput. Mol. Sci. 2011, 1, 30
35. Lill, M. A.; Helms, V. J. Chem. Phys. 2001, 115, 7993
36. Voth, G. A. Acc. Chem. Res. 2006, 39, 143
37. Riccardi, D.; Schaefer, P.; Yang, Y.; Yu, H.; Ghosh, N.; Prat-Resina, X.; König, P.; Li, G.; Xu, D.; Guo, H.; Elstner, M.; Cui, Q. J. Phys. Chem. B 2006, 110, 6458
38. Jensen, J. H.; Li, H.; Robertson, A. D.; Molina, P. A. J. Phys. Chem. A 2005, 109, 6634
39. Merz, K. M. J. Am. Chem. Soc. 1991, 113, 3572
40. Matthew, J. B. Annu. Rev. Biophys. Biophys. Chem. 1985, 14, 387
41. Dlugosz, M.; Antosiewicz, J.; Robertson, A. Phys. Rev. E 2004, 69, 021915
42. Dlugosz, M.; Antosiewicz, J. M. Chem. Phys. 2004, 302, 161
43. Schaefer, M.; Karplus, M. J. Phys. Chem. 1996, 1578
44. Mongan, J.; Case, D. A.; McCammon, J. A. J. Comput. Chem. 2004, 25, 2038
45. Gennett, T.; Milner, D.; Weaver, M. J. Phys. Chem. 1985, 89, 2787
46. Grunwald, E.; Steel, C. J. Am. Chem. Soc. 1995, 117, 5687
47. Baptista, A. M.; Teixeira, V. H.; Soares, C. M. J. Chem. Phys. 2002, 117, 4184
48. Machuqueiro, M.; Baptista, A. M. J. Phys. Chem. B 2006, 110, 2927
49. Bürgi, R.; Kollman, P. A.; Van Gunsteren, W. F. Proteins: Struct., Funct., Bioinf. 2002, 47, 469
50. Stern, H. A. J. Chem. Phys. 2007, 126, 164112
51. Mertz, J. E.; Pettitt, B. M. Int. J. High. Perform. C 1994, 8, 47
52. Baptista, A. M.; Martel, P. J.; Petersen, S. B. Proteins: Struct., Funct., Bioinf. 1997, 27, 523
53. Börjesson, U.; Hünenberger, P. H. J. Chem. Phys. 2001, 114, 9706
54. Lee, M. S.; Salsbury, F. R.; Brooks, C. L. Proteins: Struct., Funct., Bioinf. 2004, 56, 738
55. Khandogin, J.; Brooks, C. L. Biophys. J. 2005, 89, 141
56. Kong, X.; Brooks, C. L. J. Chem. Phys. 1996, 105, 2414
57. Donnini, S.; Tegeler, F.; Groenhof, G.; Grubmüller, H. J. Chem. Theory Comput. 2011, 7, 1962
58. Goh, G. B.; Knight, J. L.; Brooks, C. L. J. Chem. Theory Comput. 2012, 8, 36
59. Goh, G. B.; Knight, J. L.; Brooks, C. L. J. Chem. Theory Comput. 2013, 9, 935
60. Khandogin, J.; Brooks, C. L. Biochemistry 2006, 45, 9363
61. Meng, Y.; Roitberg, A. E. J. Chem. Theory Comput. 2010, 6, 1401
62. Williams, S. L.; de Oliveira, C. A. F.; McCammon, J. A. J. Chem. Theory Comput. 2010, 6, 560
63. Itoh, S. G.; Damjanović, A.; Brooks, B. R. Proteins: Struct., Funct., Bioinf. 2011, 79, 3420
64. Wallace, J. A.; Shen, J. K. J. Chem. Theory Comput. 2011, 7, 2617
65. Sabri Dashti, D.; Meng, Y.; Roitberg, A. E. J. Phys. Chem. B 2012, 116, 8805
66. Swails, J. M.; York, D. M.; Roitberg, A. E. J. Chem. Theory Comput. 2014, 10, 1341
67. Christ, C. D.; van Gunsteren, W. F. J. Chem. Phys. 2007, 126, 184110
68. Christ, C. D.; van Gunsteren, W. F. J. Chem. Phys. 2008, 128, 174112
69. Sugita, Y.; Kitao, A.; Okamoto, Y. J. Chem. Phys. 2000, 113, 6042
70. Fukunishi, H.; Watanabe, O.; Takada, S. J. Chem. Phys. 2002, 116, 9058
71. Valleau, J.; Card, D. J. Chem. Phys. 1972, 57, 5457
72. Bennett, C. H. J. Comput. Phys. 1976, 22, 245
73. Han, K.-K. Phys. Lett. A 1992, 165, 28
74. Best, R. B.; Chen, Y.-G.; Hummer, G. Structure 2005, 13, 1755
75. Laghaei, R.; Mousseau, N.; Wei, G. J. Phys. Chem. B 2011, 115, 3146
76. Laghaei, R.; Mousseau, N. J. Phys. Chem. B 2010, 7071
77. Wang, L.; Friesner, R. A.; Berne, B. J. J. Phys. Chem. B 2011, 2
78. Liu, P.; Kim, B.; Friesner, R. a.; Berne, B. J. Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 2005, 102, 13749
79. Kannan, S.; Zacharias, M. Proteins: Struct., Funct., Bioinf. 2009, 76, 448
80. Curuksu, J.; Zacharias, M. J. Chem. Phys. 2009, 130, 104110
81. Zwanzig, R. W. J. Chem. Phys. 1954, 22, 1420
82. Christ, C. D.; van Gunsteren, W. F. J. Chem. Theory Comput. 2009, 5, 276
83. Bashford, D.; Gerwert, K. J. Mol. Biol. 1992, 224, 473
84. Nozaki, Y.; Tanford, C. Methods Enzymol. 1967, 69, 715
85. Kyte, J. Structure in Protein Chemistry; Structure in Protein Chemistry Series; Garland Publishing, Inc.: New York, 1995.
86. Singhal, A. K.; Chien, K. Y.; Wu, W. G.; Rule, G. S. Biochemistry 1993, 32, 8036-44
87. MacKerell, A.; Bashford, D. J. Phys. Chem. B 1998, 5647, 3586
88. Miller, B. T.; Singh, R. P.; Klauda, J. B.; Hodoscek, M.; Brooks, B. R.; Woodcock, H. L. J. Chem. Inf. Model 2008, 48, 1920
89. Brooks, B. R.; Brooks, C. L.; Mackerell, A. D.; Nilsson, L.; Petrella, R. J.; Roux, B.; Won, Y.; Archontis, G.; Bartels, C.; Boresch, S.; Caflisch, A.; Caves, L.; Cui, Q.; Dinner, A. R.; Feig, M.; Fischer, S.; Gao, J.; Hodoscek, M.; Im, W.; Kuczera, K.; Lazaridis, T.; Ma, J.; Ovchinnikov, V.; Paci, E.; Pastor, R. W.; Post, C. B.; Pu, J. Z.; Schaefer, M.; Tidor, B.; Venable, R. M.; Woodcock, H. L.; Wu, X.; Yang, W.; York, D. M.; Karplus, M. J. Comput. Chem. 2009, 30, 1545
90. König, G.; Miller, B. T.; Boresch, S.; Wu, X.; Brooks, B. R. J. Chem. Theory Comput. 2012, 8, 3650
91. Woodcock, H. L.; Miller, B. T.; Hodoscek, M.; Okur, A.; Larkin, J. D.; Ponder, J. W.; Brooks, B. R. J. Chem. Theory Comput. 2011, 7, 1208
92. Jiang, W.; Hodoscek, M.; Roux, B. J. Chem. Theory Comput. 2009, 5, 2583
93. Nose, S. J. Chem. Phys. 1984, 81, 511
94. Hoover, W. Phys. Rev. A 1985, 31, 1695
95. Chu, J.-W.; Trout, B. L.; Brooks, B. R. J. Chem. Phys. 2003, 119, 12708
96. Humphrey, W.; Dalke, A.; Schulten, K. J. Mol. Graph. 1996, 14, 33
97. Chiang, C. M.; Chien, K. Y.; Lin, H. J.; Lin, J. F.; Yeh, H. C.; Ho, P. L.; Wu, W. G. Biochemistry 1996, 35, 9167
98. Chiang, C. M.; Chang, S. L.; Lin, H. J.; Wu, W. G. Biochemistry 1996, 35, 9177
99. Wu, X.; Brooks, B. R. Chem. Phys. Lett. 2003, 381, 512
100. Wu, X.; Brooks, B. R. J. Chem. Phys. 2011, 135, 204101
101. Zheng, L.; Chen, M.; Yang, W. Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 2008, 105, 20227
102. Lopes, P. E. M.; Roux, B.; Mackerell, A. D. Theor. Chem. Acc. 2009, 124, 11
103. Ponder, J. W.; Wu, C.; Ren, P.; Pande, V. S.; Chodera, J. D.; Schnieders, M. J.; Haque, I.; Mobley, D. L.; Lambrecht, D. S.; DiStasio, R. a.; Head-Gordon, M.; Clark, G. N. I.; Johnson, M. E.; Head-Gordon, T. J. Phys. Chem. B 2010, 114, 2549
104. König, G.; Hudson, P. S.; Boresch, S.; Woodcock, H. L. J. Chem. Theory Comput. 2014, 10, 1406
105. König, G.; Pickard, F. C.; Mei, Y.; Brooks, B. R. J. Comput.-Aided Mol. Des. 2014, 28, 245
106. Wallace, J. A.; Shen, J. K. J. Chem. Phys. 2012, 137, 184105
107. Radmer, R. J.; Kollman, P. A. J. Comput. Chem. 1997, 18, 902
108. Lu, N.; Kofke, D. A. J. Chem. Phys. 2001, 114, 7303
109. Chipot, C.; Pohorille, A. Free Energy Calculations: Theory and Applications in Chemistry and Biology; Springer Series in Chemical Physics; Springer: Dordrecht, 2007.