Pair-Pair Approximation to the Generalized Many-Body Expansion: An Alternative to the Four-Body Expansion for ab Initio Prediction of Protein Energetics via Molecular Fragmentation

Journal of Chemical Theory and Computation

Volumn 12, Issue 2, 2016, Pages 572-584

  Liu, Jie ^a   Herbert, John M ^a  

^a OHIO STATE UNIVERSITY   (United States)

Author keywords

[No Author keywords available]

Indexed keywords

PROTEIN;

CHEMISTRY; METABOLISM; MOLECULAR MODEL; PROTEIN SECONDARY STRUCTURE; PROTEIN TERTIARY STRUCTURE; THERMODYNAMICS;

MODELS, MOLECULAR; PROTEIN STRUCTURE, SECONDARY; PROTEIN STRUCTURE, TERTIARY; PROTEINS; THERMODYNAMICS;

EID: 84958012395     PISSN: 15499618     EISSN: 15499626     Source Type: Journal    
DOI: 10.1021/acs.jctc.5b00955     Document Type: Article

References (65)

1. Yang, W. J. Mol. Struct.: THEOCHEM 1992, 255, 461 10.1016/0166-1280(92)85024-F
2. Li, S.; Shen, J.; Li, W.; Jiang, Y. J. Chem. Phys. 2006, 125, 074109 10.1063/1.2244566
3. Wu, F.; Liu, W.; Zhang, Y.; Li, Z. J. Chem. Theory Comput. 2011, 7, 3643 10.1021/ct200225v
4. Gordon, M. S.; Fedorov, D. G.; Pruitt, S. R.; Slipchenko, L. V. Chem. Rev. 2012, 112, 632 10.1021/cr200093j
5. Collins, M. A.; Bettens, R. P. Chem. Rev. 2015, 115, 5607 10.1021/cr500455b
6. Richard, R. M.; Herbert, J. M. J. Chem. Phys. 2012, 137, 064113 10.1063/1.4742816
7. Mardirossian, N.; Head-Gordon, M. J. Chem. Theory Comput. 2013, 9, 4453 10.1021/ct400660j
8. Mardirossian, N.; Head-Gordon, M. Phys. Chem. Chem. Phys. 2014, 16, 9904 10.1039/c3cp54374a
9. Richard, R. M.; Lao, K. U.; Herbert, J. M. J. Chem. Phys. 2013, 139, 224102 10.1063/1.4836637
10. Ouyang, J. F.; Cvitkovic, M. W.; Bettens, R. P. A. J. Chem. Theory Comput. 2014, 10, 3699 10.1021/ct500396b
11. Dahlke, E. E.; Truhlar, D. G. J. Chem. Theory Comput. 2007, 3, 46 10.1021/ct600253j
12. Richard, R. M.; Lao, K. U.; Herbert, J. M. J. Phys. Chem. Lett. 2013, 4, 2674 10.1021/jz401368u
13. Richard, R. M.; Lao, K. U.; Herbert, J. M. Acc. Chem. Res. 2014, 47, 2828 10.1021/ar500119q
14. Ouyang, J. F.; Bettens, R. P. A. J. Chem. Theory Comput. 2015, 11, 5132 10.1021/acs.jctc.5b00343
15. Li, S.; Li, W.; Fang, T. J. Am. Chem. Soc. 2005, 127, 7215 10.1021/ja0427247
16. Fedorov, D. G.; Kitaura, K. J. Chem. Phys. 2004, 120, 6832 10.1063/1.1687334
17. Fedorov, D. G.; Kitaura, K. Chem. Phys. Lett. 2004, 389, 129 10.1016/j.cplett.2004.03.072
18. Bates, D. M.; Smith, J. R.; Janowski, T.; Tschumper, G. S. J. Chem. Phys. 2011, 135, 044123 10.1063/1.3609922
19. Qi, H. W.; Leverentz, H. R.; Truhlar, D. G. J. Phys. Chem. A 2013, 117, 4486 10.1021/jp401463f
20. Richard, R. M.; Lao, K. U.; Herbert, J. M. J. Chem. Phys. 2014, 141, 014108 10.1063/1.4885846
21. Richard, R. M.; Herbert, J. M. J. Chem. Theory Comput. 2013, 9, 1408 10.1021/ct300985h
22. Jacobson, L. D.; Richard, R. M.; Lao, K. U.; Herbert, J. M. Annu. Rep. Comput. Chem. 2013, 9, 25 10.1016/B978-0-444-62672-1.00002-9
23. Ganesh, V.; Dongare, R. K.; Balanarayan, P.; Gadre, S. R. J. Chem. Phys. 2006, 125, 104109 10.1063/1.2339019
24. Li, W.; Li, S.; Jiang, Y. J. Phys. Chem. A 2007, 111, 2193 10.1021/jp067721q
25. Reid, D. M.; Collins, M. A. J. Chem. Phys. 2013, 139, 184117 10.1063/1.4827020
26. Hua, W.; Fang, T.; Li, W.; Yu, J.-G.; Li, S. J. Phys. Chem. A 2008, 112, 10864 10.1021/jp8026385
27. Hua, S.; Hua, W.; Li, S. J. Phys. Chem. A 2010, 114, 8126 10.1021/jp103074f
28. Mayhall, N. J.; Raghavachari, K. J. Chem. Theory Comput. 2012, 8, 2669 10.1021/ct300366e
29. Collins, M. A.; Deev, V. A. J. Chem. Phys. 2006, 125, 104104 10.1063/1.2347710
30. Addicoat, M. A.; Collins, M. A. J. Chem. Phys. 2009, 131, 104103 10.1063/1.3222639
31. Collins, M. A. J. Chem. Phys. 2014, 141, 094108 10.1063/1.4894185
32. Zhang, D. W.; Zhang, J. Z. H. J. Chem. Phys. 2003, 119, 3599 10.1063/1.1591727
33. He, X.; Zhang, J. Z. H. J. Chem. Phys. 2005, 122, 031103 10.1063/1.1849132
34. Chen, X.; Zhang, Y.; Zhang, J. Z. H. J. Chem. Phys. 2005, 122, 184105 10.1063/1.1897382
35. Chen, X. H.; Zhang, J. Z. H. J. Chem. Phys. 2006, 125, 044903 10.1063/1.2218341
36. Wang, X.; Liu, J.; Zhang, J. Z. H.; He, X. J. Phys. Chem. A 2013, 117, 7149 10.1021/jp400779t
37. He, X.; Zhu, T.; Wang, X.; Liu, J.; Zhang, J. Z. H. Acc. Chem. Res. 2014, 47, 2748 10.1021/ar500077t
38. Tschumper, G. S. Chem. Phys. Lett. 2006, 427, 185 10.1016/j.cplett.2006.06.021
39. Elsohly, A. M.; Shaw, C. L.; Guice, M. E.; Smith, B. D.; Tschumper, G. S. Mol. Phys. 2007, 105, 2777 10.1080/00268970701633126
40. Bates, D. M.; Smith, J. R.; Tschumper, G. S. J. Chem. Theory Comput. 2011, 7, 2753 10.1021/ct200176t
41. Dahlke, E. E.; Truhlar, D. G. J. Chem. Theory Comput. 2007, 3, 1342 10.1021/ct700057x
42. Dahlke, E. E.; Leverentz, H. R.; Truhlar, D. G. J. Chem. Theory Comput. 2008, 4, 33 10.1021/ct700183y
43. Beran, G. J. O. J. Chem. Phys. 2009, 130, 164115 10.1063/1.3121323
44. Beran, G. J. O.; Nanda, K. J. Phys. Chem. Lett. 2010, 1, 3480 10.1021/jz101383z
45. Sebetci, A.; Beran, G. J. O. J. Chem. Theory Comput. 2010, 6, 155 10.1021/ct900545v
46. Howard, J. C.; Tschumper, G. S. J. Chem. Phys. 2013, 139, 184113 10.1063/1.4829463
47. Mayhall, N. J.; Raghavachari, K. J. Chem. Theory Comput. 2011, 7, 1336 10.1021/ct200033b
48. Zhang, D. W.; Chen, X. H.; Zhang, J. Z. H. J. Comput. Chem. 2003, 24, 1846 10.1002/jcc.10346
49. Isegawa, M.; Wang, B.; Truhlar, D. G. J. Chem. Theory Comput. 2013, 9, 1381 10.1021/ct300845q
50. Gill, P. M. W. Adv. Quantum Chem. 1994, 25, 141 10.1016/S0065-3276(08)60019-2
51. Kohn, W. Phys. Rev. Lett. 1996, 76, 3168 10.1103/PhysRevLett.76.3168
52. Prodan, E.; Kohn, W. Proc. Natl. Acad. Sci. U. S. A. 2005, 102, 11635 10.1073/pnas.0505436102
53. Leverentz, H. R.; Truhlar, D. G. J. Chem. Theory Comput. 2009, 5, 1573 10.1021/ct900095d
54. Li, W.; Hua, W.; Fang, T.; Li, S. In Computational Methods for Large Systems: Electronic Structure Approaches for Biotechnology and Nanotechnology; Reimers, J. R., Ed.; Wiley: Hoboken, NJ, 2011; pp 227-258.
55. Reed, A. E.; Weinstock, R. B.; Weinhold, F. J. Chem. Phys. 1985, 83, 735-746 10.1063/1.449486
56. Hornak, V.; Abel, R.; Okur, A.; Strockbine, B.; Roitberg, A.; Simmerling, C. Proteins: Struct., Funct., Genet. 2006, 65, 712 10.1002/prot.21123
57. Salomon-Ferrer, R.; Case, D. A.; Walker, R. C. WIREs Comput. Mol. Sci. 2013, 3, 198 10.1002/wcms.1121
58. Breneman, C. M.; Wiberg, K. B. J. Comput. Chem. 1990, 11, 361 10.1002/jcc.540110311
59. Grimme, S. WIREs Comput. Mol. Sci. 2011, 1, 211 10.1002/wcms.30
60. Mardirossian, N.; Head-Gordon, M. J. Chem. Phys. 2015, 142, 074111 10.1063/1.4907719
61. Chai, J.-D.; Head-Gordon, M. Phys. Chem. Chem. Phys. 2008, 10, 6615 10.1039/b810189b
62. Sure, R.; Grimme, S. J. Comput. Chem. 2013, 34, 1672 10.1002/jcc.23317
63. Neese, F. WIREs Comput. Mol. Sci. 2012, 2, 73 10.1002/wcms.81
64. Shao, Y.; Gan, Z.; Epifanovsky, E.; Gilbert, A. T. B.; Wormit, M.; Kussmann, J.; Lange, A. W.; Behn, A.; Deng, J.; Feng, X.; Ghosh, D.; Goldey, M.; Horn, P. R.; Jacobson, L. D.; Kaliman, I.; Khaliullin, R. Z.; Kús, T.; Landau, A.; Liu, J.; Proynov, E. I.; Rhee, Y. M.; Richard, R. M.; Rohrdanz, M. A.; Steele, R. P.; Sundstrom, E. J.; Woodcock, H. L., III; Zimmerman, P. M.; Zuev, D.; Albrecht, B.; Alguire, E.; Austin, B.; Beran, G. J. O.; Bernard, Y. A.; Berquist, E.; Brandhorst, K.; Bravaya, K. B.; Brown, S. T.; Casanova, D.; Chang, C.-M.; Chen, Y.; Chien, S. H.; Closser, K. D.; Crittenden, D. L.; Diedenhofen, M.; DiStasio, R. A., Jr.; Do, H.; Dutoi, A. D.; Edgar, R. G.; Fatehi, S.; Fusti-Molnar, L.; Ghysels, A.; Golubeva-Zadorozhnaya, A.; Gomes, J.; Hanson-Heine, M. W. D.; Harbach, P. H. P.; Hauser, A. W.; Hohenstein, E. G.; Holden, Z. C.; Jagau, T.-C.; Ji, H.; Kaduk, B.; Khistyaev, K.; Kim, J.; Kim, J.; King, R. A.; Klunzinger, P.; Kosenkov, D.; Kowalczyk, T.; Krauter, C. M.; Lao, K. U.; Laurent, A.; Lawler, K. V.; Levchenko, S. V.; Lin, C. Y.; Liu, F.; Livshits, E.; Lochan, R. C.; Luenser, A.; Manohar, P.; Manzer, S. F.; Mao, S.-P.; Mardirossian, N.; Marenich, A. V.; Maurer, S. A.; Mayhall, N. J.; Oana, C. M.; Olivares-Amaya, R.; O'Neill, D. P.; Parkhill, J. A.; Perrine, T. M.; Peverati, R.; Pieniazek, P. A.; Prociuk, A.; Rehn, D. R.; Rosta, E.; Russ, N. J.; Sergueev, N.; Sharada, S. M.; Sharma, S.; Small, D. W.; Sodt, A.; Stein, T.; Stück, D.; Su, Y.-C.; Thom, A. J. W.; Tsuchimochi, T.; Vogt, L.; Vydrov, O.; Wang, T.; Watson, M. A.; Wenzel, J.; White, A.; Williams, C. F.; Vanovschi, V.; Yeganeh, S.; Yost, S. R.; You, Z.-Q.; Zhang, I. Y.; Zhang, X.; Zhao, Y.; Brooks, B. R.; Chan, G. K. L.; Chipman, D. M.; Cramer, C. J.; Goddard, W. A., III; Gordon, M. S.; Hehre, W. J.; Klamt, A.; Schaefer, H. F., III; Schmidt, M. W.; Sherrill, C. D.; Truhlar, D. G.; Warshel, A.; Xu, X.; Aspuru-Guzik, A.; Baer, R.; Bell, A. T.; Besley, N. A.; Chai, J.-D.; Dreuw, A.; Dunietz, B. D.; Furlani, T. R.; Gwaltney, S. R.; Hsu, C.-P.; Jung, Y.; Kong, J.; Lambrecht, D. S.; Liang, W.; Ochsenfeld, C.; Rassolov, V. A.; Slipchenko, L. V.; Subotnik, J. E.; Van Voorhis, T.; Herbert, J. M.; Krylov, A. I.; Gill, P. M. W.; Head-Gordon, M. Mol. Phys. 2015, 113, 184 10.1080/00268976.2014.952696
65. Ohio Supercomputer Center. http://osc.edu/ark:/19495/f5s1ph73 (accessed Dec. 23, 2015).