Citation: CAO Liao-Ran, ZHANG Chun-Yu, ZHANG Ding-Lin, CHU Hui-Ying, ZHANG Yue-Bin, LI Guo-Hui. Recent Developments in Using Molecular Dynamics Simulation Techniques to Study Biomolecules[J]. Acta Physico-Chimica Sinica, 2017, 33(7): 1354-1365. doi: 10.3866/PKU.WHXB201704144
分子动力学模拟技术在生物分子研究中的进展
English
Recent Developments in Using Molecular Dynamics Simulation Techniques to Study Biomolecules
-
Key words:
- Molecular dynamics simulation
- / Force field
- / Enhanced sampling
- / Enzyme reaction
-
-
[1]
(1) Alder, B. J.; Wainwright, T. E. J. Chem. Phys. 1959, 31, 459. doi: 10.1063/1.1730376
-
[2]
(2) McDaniel, J. G.; Schmidt, J. R. Annu. Rev. Phys. Chem. 2016, 67, 467. doi: 10.1146/annurev-physchem-040215-112047
-
[3]
(3) Karplus, S.; Lifson, S. Biopolymers 1971, 10, 1973. doi: 10.1002/bip.360101014
-
[4]
(4) Warshel, A. Israel J. Chem. 1973, 11, 709.
-
[5]
(5) Warshel, A.; Levitt, M.; Lifson, S. J. Mol. Spectrosc. 1970, 33, 84. doi: 10.1016/0022-2852(70)90054-8
-
[6]
(6) Warshel, A.; Lifson, S. J. Chem. Phys. 1970, 53, 582. doi: 10.1063/1.1674031
-
[7]
(7) Allinger, N. L.; Yuh, Y. H.; Lii, J. H. J. Am. Chem. Soc. 1989, 111, 8551. doi: 10.1021/ja00205a001
-
[8]
(8) Halgren, T. A. Abstr. Pap. Am. Chem. S. 1992, 204, 38.
-
[9]
(9) Halgren, T. A.; Bush, B. L. Abstr. Pap. Am. Chem. S. 1996, 212, 2.
-
[10]
(10) Halgren, T. A.; Nachbar, R. B. Abstr. Pap. Am. Chem. S. 1996, 211, 70.
-
[11]
(11) Rappe, A. K.; Casewit, C. J.; Colwell, K. S.; Goddard, W. A.; Skiff, W. M. J. Am. Chem. Soc. 1992, 114, 10024. doi: 10.1021/ja00051a040
-
[12]
(12) Mayo, S. L.; Olafson, B. D.; Goddard, W. A. J. Phys. Chem-Us. 1990, 94, 8897. doi: 10.1021/j100389a010
-
[13]
(13) Case, D. A.; Cheatham, T. E., 3rd; Darden, T.; Gohlke, H.; Luo, R.; Merz, K. M., Jr.; Onufriev, A.; Simmerling, C.; Wang, B.; Woods, R. J. J. Comput. Chem. 2005, 26, 1668. doi: 10.1002/jcc.20290
-
[14]
(14) 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. 1996, 118, 2309. doi: 10.1021/ja955032e
-
[15]
(15) Best, R. B.; Mittal, J.; Feig, M.; MacKerell, A. D., Jr. Biophys. J. 2012, 103, 1045. doi: 10.1016/j.bpj.2012.07.042
-
[16]
(16) Guvench, O.; Hatcher, E. R.; Venable, R. M.; Pastor, R. W.; Mackerell, A. D. J. Chem. Theory Comput. 2009, 5, 2353. doi: 10.1021/ct900242e
-
[17]
(17) Hart, K.; Foloppe, N.; Baker, C. M.; Denning, E. J.; Nilsson, L.; Mackerell, A. D., Jr. J. Chem. Theory Comput. 2012, 8, 348. doi: 10.1021/ct200723y
-
[18]
(18) MacKerell, A. D., Jr.; Banavali, N.; Foloppe, N. Biopolymers 2000, 56, 257. doi: 10.1002/1097-0282(2000)56:4<257::AIDBIP10029>3.0.CO;2-W
-
[19]
(19) Mallajosyula, S. S.; Guvench, O.; Hatcher, E.; Mackerell, A. D., Jr. J. Chem. Theory Comput. 2012, 8, 759. doi: 10.1021/ct200792v
-
[20]
(20) Raman, E. P.; Guvench, O.; MacKerell, A. D., Jr. J. Phys. Chem. B 2010, 114, 12981. doi: 10.1021/jp105758h
-
[21]
(21) Vanommeslaeghe, K.; Hatcher, E.; Acharya, C.; Kundu, S.; Zhong, S.; Shim, J.; Darian, E.; Guvench, O.; Lopes, P.; Vorobyov, I.; Mackerell, A. D., Jr. J. Comput. Chem. 2010, 31, 671. doi: 10.1002/jcc.21367
-
[22]
(22) Yu, W.; He, X.; Vanommeslaeghe, K.; MacKerell, A. D., Jr. J. Comput. Chem. 2012, 33, 2451. doi: 10.1002/jcc.23067
-
[23]
(23) Daura, X.; Oliva, B.; Querol, E.; Aviles, F. X.; Tapia, O. Proteins 1996, 25, 89. doi: 10.1002/(Sici)1097-0134(199605) 25:1<89::Aid-Prot7>3.0.Co;2-F
-
[24]
(24) Hansen, H. S.; Hunenberger, P. H. J. Comput. Chem. 2011, 32, 998. doi: 10.1002/jcc.21675
-
[25]
(25) Horta, B. A. C.; Lin, Z. X.; Huang, W.; Riniker, S.; van Gunsteren, W. F.; Hunenberger, P. H. J. Comput. Chem. 2012, 33, 1907. doi: 10.1002/jcc.23021
-
[26]
(26) Kouwijzer, M. L. C. E.; vanEijck, B. P.; Kooijman, H.; Kroon, J. Aip. Conf. Proc. 1995, 330, 393.
-
[27]
(27) Lins, R. D.; Hunenberger, P. H. J. Comput. Chem. 2005, 26, 1400. doi: 10.1002/jcc.20275
-
[28]
(28) Oostenbrink, C.; Soares, T. A.; van der Vegt, N. F. A.; van Gunsteren, W. F. Eur. Biophys. J. Biophy. 2005, 34, 273. doi: 10.1007/s00249-004-0448-6
-
[29]
(29) Ott, K. H.; Meyer, B. J. Comput. Chem. 1996, 17, 1068. doi: 10.1002/(Sici)1096-987x(199606)17:8<1068::Aid-Jcc14> 3.3.Co;2-T
-
[30]
(30) Pol-Fachin, L.; Rusu, V. H.; Verli, H.; Lins, R. D. J. Chem. Theory Comput. 2012, 8, 4681. doi: 10.1021/ct300479h
-
[31]
(31) Reif, M. M.; Hunenberger, P. H.; Oostenbrink, C. J. Chem. Theory Comput. 2012, 8, 3705. doi: 10.1021/ct300156h
-
[32]
(32) Smith, M. D.; Rao, J. S.; Segelken, E.; Cruz, L. J Chem Inf. Model 2015, 55, 2587. doi: 10.1021/acs.jcim.5b00308
-
[33]
(33) Soares, T. A.; Hunenberger, P. H.; Kastenholz, M. A.; Krautler, V.; Lenz, T.; Lins, R. D.; Oostenbrink, C.; Van Gunsteren, W. F. J. Comput. Chem. 2005, 26, 725. doi: 10.1002/jcc.20193
-
[34]
(34) Suardiaz, R.; Maestre, M.; Suarez, E.; Perez, C. J. Mol. Struc-Theochem. 2006, 778, 21. doi: 10.1016/j.theochem.2006.08.030
-
[35]
(35) Jorgensen, W. L.; Maxwell, D. S.; TiradoRives, J. J. Am. Chem. Soc. 1996, 118, 11225. doi: 10.1021/ja9621760
-
[36]
(36) Kaminski, G. A.; Friesner, R. A.; Tirado-Rives, J.; Jorgensen, W. L. J. Phys. Chem. B 2001, 105, 6474. doi: 10.1021/jp003919d
-
[37]
(37) Rick, S. W.; Stuart, S. J. Rev. Comp. Ch. 2002, 18, 89. doi: 10.1002/0471433519.ch3
-
[38]
(38) Lamoureux, G.; Roux, B. J. Chem. Phys. 2003, 119, 3025. doi: 10.1063/1.1589749
-
[39]
(39) Kratz, E. G.; Walker, A. R.; Lagardere, L.; Lipparini, F.; Piquemal, J. P.; Andres Cisneros, G. J. Comput. Chem. 2016, 37, 1019. doi: 10.1002/jcc.24295
-
[40]
(40) Nessler, I. J.; Litman, J. M.; Schnieders, M. J. Phys. Chem. Chem. Phys. 2016 . doi: 10.1039/c6cp02595a
-
[41]
(41) Soderhjelm, P.; Ryde, U. J. Phys. Chem. A 2009, 113, 617. doi: 10.1021/jp8073514
-
[42]
(42) Zhang, D. W.; Zhang, J. Z. H. J. Chem. Phys. 2003, 119, 3599. doi: 10.1063/1.1591727
-
[43]
(43) Yang, Z. Z. Abstr. Pap. Am. Chem. S. 2006, 231.
-
[44]
(44) Wang, C. S.; Zhao, D. X.; Yang, Z. Z. Chem. Phys. Lett. 2000, 330, 132. doi: 10.1016/S0009-2614(00)00938-6
-
[45]
(45) Piquemal, J. P.; Gresh, N.; Giessner-Prettre, C. J. Phys. Chem. A 2003, 107, 10353. doi: 10.1021/jp035748t
-
[46]
(46) Jiang, F.; Zhou, C. Y.; Wu, Y. D. J. Phys. Chem. B 2014, 118, 6983. doi: 10.1021/jp5017449
-
[47]
(47) Xun, S. N.; Jiang, F.; Wu, Y. D. J. Chem. Theory Comput. 2015, 11, 1949. doi: 10.1021/acs.jctc.5b00029
-
[48]
(48) Zhou, C. Y.; Jiang, F.; Wu, Y. D. J. Phys. Chem. B 2015, 119, 1035. doi: 10.1021/jp5064676
-
[49]
(49) Ponder, J. W.; Wu, C. J.; Ren, P. Y.; 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. doi: 10.1021/jp910674d
-
[50]
(50) Shi, Y.; Xia, Z.; Zhang, J. J.; Best, R.; Wu, C. J.; Ponder, J. W.; Ren, P. Y. J. Chem. Theory Comput. 2013, 9, 4046. doi: 10.1021/ct4003702
-
[51]
(51) Peng, X. D.; Zhang, Y. B.; Chu, H. Y.; Li, Y.; Zhang, D. L.; Cao, L. R.; Li, G. H. J. Chem. Theory Comput. 2016, 12, 2973. doi: 10.1021/acs.jctc.6b00128
-
[52]
(52) Konig, G.; Hudson, P. S.; Boresch, S.; Woodcock, H. L. J. Chem. Theory Comput. 2014, 10, 1406. doi: 10.1021/ct401118k
-
[53]
(53) Konig, G.; Pickard, F. C. t.; Mei, Y.; Brooks, B. R. J. Comput. Aided Mol. Des. 2014, 28, 245. doi: 10.1007/s10822-014-9708-4
-
[54]
(54) Konig, G.; Mei, Y.; Pickard, F. C.; Simmonett, A. C.; Miller, B. T.; Herbert, J. M.; Woodcock, H. L.; Brooks, B. R.; Shao, Y. H. J. Chem. Theory Comput. 2016, 12, 332. doi: 10.1021/acs.jctc.5b00874
-
[55]
(55) Dybeck, E. C.; Konig, G.; Brooks, B. R.; Shirts, M. R. J. Chem. Theory Comput. 2016, 12, 1466. doi: 10.1021/acs.jctc.5b01188
-
[56]
(56) Warshel, A.; Levitt, M. J. Mol. Biol. 1976, 103, 227.
-
[57]
(57) Boulanger, E.; Thiel, W. J. Chem. Theory Comput. 2014, 10, 1795. doi: 10.1021/ct401095k
-
[58]
(58) Boulanger, E.; Thiel, W. J. Chem. Theory Comput. 2012, 8, 4527. doi: 10.1021/ct300722e
-
[59]
(59) Lipparini, F.; Cappelli, C.; Barone, V. J. Chem. Phys. 2013, 138, 234108. doi: 10.1063/1.4811113
-
[60]
(60) Lipparini, F.; Cappelli, C.; Barone, V. J. Chem. Theory Comput. 2012, 8, 4153. doi: 10.1021/ct3005062
-
[61]
(61) Caprasecca, S.; Jurinovich, S.; Lagardere, L.; Stamm, B.; Lipparini, F. J. Chem. Theory Comput. 2015, 11, 694. doi: 10.1021/ct501087m
-
[62]
(62) Caprasecca, S.; Jurinovich, S.; Viani, L.; Curutchet, C.; Mennucci, B. J. Chem. Theory Comput. 2014, 10, 1588. doi: 10.1021/ct500021d
-
[63]
(63) Thellamurege, N. M.; Si, D.; Cui, F.; Zhu, H.; Lai, R.; Li, H. J. Comput. Chem. 2013, 34, 2816. doi: 10.1002/jcc.23435
-
[64]
(64) Caprasecca, S.; Curutchet, C.; Mennucci, B. J. Chem. Theory Comput. 2012, 8, 4462. doi: 10.1021/ct300620w
-
[65]
(65) Sneskov, K.; Schwabe, T.; Christiansen, O.; Kongsted, J. Phys. Chem. Chem. Phys. 2011, 13, 18551. doi: 10.1039/c1cp22067e
-
[66]
(66) Schwabe, T.; Olsen, J. M.; Sneskov, K.; Kongsted, J.; Christiansen, O. J. Chem. Theory Comput. 2011, 7, 2209. doi: 10.1021/ct200258g
-
[67]
(67) Olsen, J. M.; Aidas, K.; Mikkelsen, K. V.; Kongsted, J. J. Chem. Theory Comput. 2010, 6, 249. doi: 10.1021/ct900502s
-
[68]
(68) Curutchet, C.; Munoz-Losa, A.; Monti, S.; Kongsted, J.; Scholes, G. D.; Mennucci, B. J. Chem. Theory Comput. 2009, 5, 1838. doi: 10.1021/ct9001366
-
[69]
(69) Nielsen, C. B.; Christiansen, O.; Mikkelsen, K. V.; Kongsted, J. J. Chem. Phys. 2007, 126, 154112. doi: 10.1063/1.2711182
-
[70]
(70) Loco, D.; Polack, E.; Caprasecca, S.; Lagardere, L.; Lipparini, F.; Piquemal, J. P.; Mennucci, B. J. Chem. Theory Comput. 2016, 12, 3654. doi: 10.1021/acs.jctc.6b00385
-
[71]
(71) Dziedzic, J.; Mao, Y.; Shao, Y.; Ponder, J.; Head-Gordon, T.; Head-Gordon, M.; Skylaris, C. K. J. Chem. Phys. 2016, 145, 124106. doi: 10.1063/1.4962909
-
[72]
(72) Han, J.; Truhlar, D. G.; Gao, J. Theor. Chem. Acc. 2012, 131, 1161. doi: 10.1007/s00214-012-1161-7
-
[73]
(73) Leverentz, H. R.; Gao, J.; Truhlar, D. G. Theor. Chem. Acc. 2011, 129, 3. doi: 10.1007/s00214-011-0889-9
-
[74]
(74) Xie, W.; Orozco, M.; Truhlar, D. G.; Gao, J. J. Chem. Theory Comput. 2009, 5, 459. doi: 10.1021/ct800239q
-
[75]
(75) Song, L.; Han, J.; Lin, Y. L.; Xie, W.; Gao, J. J. Phys. Chem. A 2009, 113, 11656. doi: 10.1021/jp902710a
-
[76]
(76) Xie, W.; Gao, J. J. Chem. Theory Comput. 2007, 3, 1890. doi: 10.1021/ct700167b
-
[77]
(77) Xie, W. S.; Song, L. C.; Truhlar, D. G.; Gao, J. L. J. Chem. Phys. 2008, 128. doi: Artn 23410810.1063/1.2936122
-
[78]
(78) Xie, W. S.; Song, L. C.; Truhlar, D. G.; Gao, J. L. J. Phys. Chem. B 2008, 112, 14124. doi: 10.1021/jp804512f
-
[79]
(79) Gao, J. L. J. Chem. Phys. 1998, 109, 2346. doi: 10.1063/1.476802
-
[80]
(80) Gao, J. L. J. Phys. Chem. B 1997, 101, 657. doi: 10.1021/jp962833a
-
[81]
(81) 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, 1781. doi: 10.1002/jcc.20289
-
[82]
(82) 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. doi: 10.1002/jcc.21287
-
[83]
(83) Han, J.; Mazack, M. J. M.; Zhang, P.; Truhlar, D. G.; Gao, J. L. J. Chem. Phys. 2013, 139. doi: Artn 05450310.1063/1.4816280
-
[84]
(84) Stukan, M. R.; Asmadi, A.; Abdallah, W. J. Mol. Liq. 2013, 180, 65. doi: 10.1016/j.molliq.2012.12.023
-
[85]
(85) Rohrdanz, M. A.; Zheng, W. W.; Clementi, C. Annu. Rev. Phys. Chem. 2013, 64, 295. doi: 10.1146/annurev-physchem-040412-110006
-
[86]
(86) Shaw, D. E.; Deneroff, M. M.; Dror, R. O.; Kuskin, J. S.; Larson, R. H.; Salmon, J. K.; Young, C.; Batson, B.; Bowers, K. J.; Chao, J. C.; Eastwood, M. P.; Gagliardo, J.; Grossman, J. P.; Ho, C. R.; Ierardi, D. J.; Kolossvary, I.; Klepeis, J. L.; Layman, T.; McLeavey, C.; Moraes, M. A.; Mueller, R.; Priest, E. C.; Shan, Y. B.; Spengler, J.; Theobald, M.; Towles, B.; Wang, S. C. Conf. Proc. Int. Symp. C 2007, 1.
-
[87]
(87) Shaw, D. E.; Deneroff, M. M.; Dror, R. O.; Kuskin, J. S.; Larson, R. H.; Salmon, J. K.; Young, C.; Batson, B.; Bowers, K. J.; Chao, J. C.; Eastwood, M. P.; Gagliardo, J.; Grossman, J. P.; Ho, C. R.; Ierardi, D. J.; Kolossvary, I.; Klepeis, J. L.; Layman, T.; Mcleavey, C.; Moraes, M. A.; Mueller, R.; Priest, E. C.; Shan, Y. B.; Spengler, J.; Theobald, M.; Towles, B.; Wang, S. C. Commun. Acm. 2008, 51, 91. doi: 10.1145/1364782.1364802
-
[88]
(88) Shaw, D. E.; Dror, R. O.; Salmon, J. K.; Grossman, J. P.; Mackenzie, K. M.; Bank, J. A.; Young, C.; Deneroff, M. M.; Batson, B.; Bowers, K. J.; Chow, E.; Eastwood, M. P.; Ierardi, D. J.; Klepeis, J. L.; Kuskin, J. S.; Larson, R. H.; Lindorff-Larsen, K.; Maragakis, P.; Moraes, M. A.; Piana, S.; Shan, Y. B.; Towles, B. Proceedings of the Conference on High Performance Computing Networking, Storage and Analysis 2009 .
-
[89]
(89) Grossman, J. P.; Towles, B.; Greskamp, B.; Shaw, D. E. Int. Parall. Distrib. P 2015, 860. doi: 10.1109/Ipdps.2015.42
-
[90]
(90) Kumar, S.; Bouzida, D.; Swendsen, R. H.; Kollman, P. A.; Rosenberg, J. M. J. Comput. Chem. 1992, 13, 1011. doi: 10.1002/jcc.540130812
-
[91]
(91) Shirts, M. R.; Chodera, J. D. J. Chem. Phys. 2008, 129. doi: Artn 12410510.1063/1.2978177
-
[92]
(92) Mey, A. S. J. S.; Wu, H.; Noe, F. Phys. Rev. X 2014, 4. doi: ARTN 04101810.1103/PhysRevX.4.041018
-
[93]
(93) Compoint, M.; Picaud, F.; Ramseyer, C.; Girardet, C. J. Chem. Phys. 2005, 122, 134707. doi: 10.1063/1.1869413
-
[94]
(94) Aci, S.; Mazier, S.; Genest, D. J. Mol. Biol. 2005, 351, 520. doi: 10.1016/j.jmb.2005.06.009
-
[95]
(95) Kruger, P.; Verheyden, S.; Declerck, P. J.; Engelborghs, Y. Protein Sci. 2001, 10, 798. doi: 10.1110/ps.40401
-
[96]
(96) Ferrara, P.; Apostolakis, J.; Caflisch, A. Proteins 2000, 39, 252.
-
[97]
(97) Schlitter, J.; Engels, M.; Kruger, P. J. Mol. Graph 1994, 12, 84.
-
[98]
(98) Bussi, G.; Laio, A.; Parrinello, M. Phys. Rev. Lett. 2006, 96, 090601. doi: 10.1103/PhysRevLett.96.090601
-
[99]
(99) Laio, A.; Rodriguez-Fortea, A.; Gervasio, F. L.; Ceccarelli, M.; Parrinello, M. J. Phys. Chem. B 2005, 109, 6714. doi: 10.1021/jp045424k
-
[100]
(100) Gervasio, F. L.; Laio, A.; Parrinello, M. J. Am. Chem. Soc. 2005, 127, 2600. doi: 10.1021/ja0445950
-
[1]
-
扫一扫看文章
计量
- PDF下载量: 38
- 文章访问数: 1924
- HTML全文浏览量: 494

下载: