Bespoke Bias for Obtaining Free Energy Differences within Variationally Enhanced Sampling

Journal of Chemical Theory and Computation

Volumn 12, Issue 5, 2016, Pages 2162-2169

  McCarty, James ^a,b   Valsson, Omar ^a,b   Parrinello, Michele ^a,b  

^a ETH ZURICH   (Switzerland)

^b UNIVERSITY OF LUGANO   (Switzerland)

Author keywords

[No Author keywords available]

Indexed keywords

EID: 84969610615     PISSN: 15499618     EISSN: 15499626     Source Type: Journal    
DOI: 10.1021/acs.jctc.6b00125     Document Type: Article

References (54)

1. Engel, M.; Trebin, H.-R. Phys. Rev. Lett. 2007, 98, 225505 10.1103/PhysRevLett.98.225505
2. Giberti, F.; Salvalaglio, M.; Parrinello, M. IUCrJ 2015, 2, 256-266 10.1107/S2052252514027626
3. Henzler-Wildman, K. A.; Lei, M.; Thai, V.; Kerns, S. J.; Karplus, M.; Kern, D. Nature 2007, 450, 913-916 10.1038/nature06407
4. Radkiewicz, J. L.; Brooks, C. L. J. Am. Chem. Soc. 2000, 122, 225-231 10.1021/ja9913838
5. Kern, D.; Zuiderweg, E. R. Curr. Opin. Struct. Biol. 2003, 13, 748-757 10.1016/j.sbi.2003.10.008
6. Gardino, A. K.; Villali, J.; Kivenson, A.; Lei, M.; Liu, C. F.; Steindel, P.; Eisenmesser, E. Z.; Labeikovsky, W.; Wolf-Watz, M.; Clarkson, M. W.; Kern, D. Cell 2009, 139, 1109-1118 10.1016/j.cell.2009.11.022
7. Rice, S.; Lin, A. W.; Safer, D.; Hart, C. L.; Naber, N.; Carragher, B. O.; Cain, S. M.; Pechatnikova, E.; Wilson-Kubalek, E. M.; Whittaker, M.; Pate, E.; Cooke, R.; Taylor, E. W.; Milligan, R. A.; Vale, R. D. Nature 1999, 402, 778-784 10.1038/45483
8. Krueger, A.; Protozanova, E.; Frank-Kamenetskii, M. D. Biophys. J. 2006, 90, 3091-3099 10.1529/biophysj.105.078774
9. Berne, B. J.; Straub, J. E. Curr. Opin. Struct. Biol. 1997, 7, 181-189 10.1016/S0959-440X(97)80023-1
10. Shaw, D. E.; Maragakis, P.; Lindorff-Larsen, K.; Piana, S.; Dror, R. O.; Eastwood, M. P.; Bank, J. A.; Jumper, J. M.; Salmon, J. K.; Shan, Y.; Wriggers, W. Science 2010, 330, 341-346 10.1126/science.1187409
11. Torrie, G.; Valleau, J. J. Comput. Phys. 1977, 23, 187-199 10.1016/0021-9991(77)90121-8
12. Huber, T.; Torda, A. E.; Gunsteren, W. F. J. Comput.-Aided Mol. Des. 1994, 8, 695-708 10.1007/BF00124016
13. Wang, F.; Landau, D. P. Phys. Rev. Lett. 2001, 86, 2050 10.1103/PhysRevLett.86.2050
14. Laio, A.; Parrinello, M. Proc. Natl. Acad. Sci. U. S. A. 2002, 99, 12562-12566 10.1073/pnas.202427399
15. Maragakis, P.; van der Vaart, A.; Karplus, M. J. Phys. Chem. B 2009, 113, 4664-4673 10.1021/jp808381s
16. Hansmann, U. H.; Wille, L. T. Phys. Rev. Lett. 2002, 88, 068105 10.1103/PhysRevLett.88.068105
17. Bonomi, M.; Barducci, A.; Parrinello, M. J. Comput. Chem. 2009, 30, 1615-1621 10.1002/jcc.21305
18. Tiwary, P.; Parrinello, M. J. Phys. Chem. B 2015, 119, 736-742 10.1021/jp504920s
19. Valsson, O.; Parrinello, M. Phys. Rev. Lett. 2014, 113, 090601 10.1103/PhysRevLett.113.090601
20. Valsson, O.; Parrinello, M. J. Chem. Theory Comput. 2015, 11, 1996-2002 10.1021/acs.jctc.5b00076
21. McCarty, J.; Valsson, O.; Tiwary, P.; Parrinello, M. Phys. Rev. Lett. 2015, 115, 070601 10.1103/PhysRevLett.115.070601
22. Shaffer, P.; Valsson, O.; Parrinello, M. Proc. Natl. Acad. Sci. U. S. A. 2016, 113, 1150 10.1073/pnas.1519712113
23. Branduardi, D.; Gervasio, F. L.; Parrinello, M. J. Chem. Phys. 2007, 126, 054103 10.1063/1.2432340
24. Marcus, R. A. Rev. Mod. Phys. 1993, 65, 599 10.1103/RevModPhys.65.599
25. Zhuravlev, P. I.; Papoian, G. A. Q. Q. Rev. Biophys. 2010, 43, 295-332 10.1017/S0033583510000119
26. Miyashita, O.; Onuchic, J. N.; Wolynes, P. G. Proc. Natl. Acad. Sci. U. S. A. 2003, 100, 12570-12575 10.1073/pnas.2135471100
27. Miyashita, O.; Wolynes, P. G.; Onuchic, J. N. J. Phys. Chem. B 2005, 109, 1959-1969 10.1021/jp046736q
28. Maragakis, P.; Karplus, M. J. Mol. Biol. 2005, 352, 807-822 10.1016/j.jmb.2005.07.031
29. Chu, J.-W.; Voth, G. A. Biophys. J. 2007, 93, 3860-3871 10.1529/biophysj.107.112060
30. Okazaki, K.-i.; Koga, N.; Takada, S.; Onuchic, J. N.; Wolynes, P. G. Proc. Natl. Acad. Sci. U. S. A. 2006, 103, 11844-11849 10.1073/pnas.0604375103
31. Okazaki, K.-i.; Takada, S. Proc. Natl. Acad. Sci. U. S. A. 2008, 105, 11182-11187 10.1073/pnas.0802524105
32. de Boer, P.-T.; Kroese, D. P.; Mannor, S.; Rubinstein, R. Y. Ann. Oper. Res. 2005, 134, 19-67 10.1007/s10479-005-5724-z
33. Shell, M. S. J. Chem. Phys. 2008, 129, 144108 10.1063/1.2992060
34. Bilionis, I.; Koutsourelakis, P.-S. J. Comput. Phys. 2012, 231, 3849-3870 10.1016/j.jcp.2012.01.033
35. Zhang, W.; Wang, H.; Hartmann, C.; Weber, M.; Schutte, C. SIAM J. Sci. Comput. 2014, 36, 2654-2672 10.1137/14096493X
36. Bach, F.; Moulines, E. In Advances in Neural Information Processing Systems 26; Burges, C.; Bottou, L.; Welling, M.; Ghahramani, Z.; Weinberger, K., Eds.; Curran Associates, Inc.: Red Hook, NY, 2013; pp 773-781.
37. Barducci, A.; Bussi, G.; Parrinello, M. Phys. Rev. Lett. 2008, 100, 020603 10.1103/PhysRevLett.100.020603
38. 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, J. A., Jr.; 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, O. Foresman, J. B.; Ortiz, J. V.; Cioslowski, J.; Fox, D. J. Gaussian09, Revision E.01; Gaussian Inc.: Wallingford CT, 2009.
39. Bayly, C. I.; Cieplak, P.; Cornell, W.; Kollman, P. A. J. Phys. Chem. 1993, 97, 10269-10280 10.1021/j100142a004
40. Wang, J.; Wang, W.; Kollman, P. A. Abstr. Pap. Am. Chem. Soc. 2001, 222, U403
41. Wang, J.; Wolf, R. M.; Caldwell, J. W.; Kollman, P. A.; Case, D. A. J. Comput. Chem. 2004, 25, 1157-1174 10.1002/jcc.20035
42. Wang, J.; Wang, W.; Kollman, P. A.; Case, D. A. J. Mol. Graphics Modell. 2006, 25, 247-260 10.1016/j.jmgm.2005.12.005
43. Pronk, S.; Páll, S.; Schulz, R.; Larsson, P.; Bjelkmar, P.; Apostolov, R.; Shirts, M. R.; Smith, J. C.; Kasson, P. M.; van der Spoel, D.; Hess, B.; Lindahl, E. Bioinformatics 2013, 29, 845 10.1093/bioinformatics/btt055
44. Tribello, G. A.; Bonomi, M.; Branduardi, D.; Camilloni, C.; Bussi, G. Comput. Phys. Commun. 2014, 185, 604-613 10.1016/j.cpc.2013.09.018
45. Hess, B.; Bekker, H.; Berendsen, H. J.; Fraaije, J. G. J. Comput. Chem. 1997, 18, 1463-1472 10.1002/(SICI)1096-987X(199709)18:12<1463::AID-JCC4>3.0.CO;2-H
46. Miyamoto, S.; Kollman, P. A. J. Comput. Chem. 1992, 13, 952-962 10.1002/jcc.540130805
47. Bussi, G.; Donadio, D.; Parrinello, M. J. Chem. Phys. 2007, 126, 014101 10.1063/1.2408420
48. Essmann, U.; Perera, L.; Berkowitz, M. L.; Darden, T.; Lee, H.; Pedersen, L. G. J. Chem. Phys. 1995, 103, 8577-8593 10.1063/1.470117
49. Grubmüller, H. Phys. Rev. E: Stat. Phys., Plasmas, Fluids, Relat. Interdiscip. Top. 1995, 52, 2893 10.1103/PhysRevE.52.2893
50. Raiteri, P.; Laio, A.; Gervasio, F. L.; Micheletti, C.; Parrinello, M. J. Phys. Chem. B 2006, 110, 3533-3539 10.1021/jp054359r
51. Plimpton, S. J. Comput. Phys. 1995, 117, 1-19 10.1006/jcph.1995.1039
52. Angioletti-Uberti, S.; Ceriotti, M.; Lee, P. D.; Finnis, M. W. Phys. Rev. B: Condens. Matter Mater. Phys. 2010, 81, 125416 10.1103/PhysRevB.81.125416
53. Cheng, B.; Tribello, G. A.; Ceriotti, M. Phys. Rev. B: Condens. Matter Mater. Phys. 2015, 92, 180102 10.1103/PhysRevB.92.180102
54. Davidchack, R. L.; Laird, B. B. J. Chem. Phys. 2003, 118, 7651-7657 10.1063/1.1563248