An analytic gradient expression is formulated and implemented for the second-order Møller–Plesset perturbation theory (MP2) based on the generalized hybrid orbital QM/MM method. The method enables us to obtain an accurate geometry at a reasonable computational cost. The performance of the method is assessed for various isomers of alanine dipepetide. We also compare the optimized structures of fumaramide-derived [2]rotaxane and cAMP-dependent protein kinase with experiment.
REFERENCES
1.
A.
Warshel
, Computer Modeling of Chemical Reactions in Enzymes and Solutions
(Wiley
, New York
, 1991
).2.
J.
Gao
, in Reviews in Computational Chemistry
, edited by K. B.
Lipkowitz
(VCH
, New York
, 1995
), Vol. 7
, p. 119
.3.
G.
Monard
and K. M.
Merz
, Jr., Acc. Chem. Res.
32
, 904
(1999
).4.
D. G.
Truhlar
, J.
Gao
, C.
Alhambra
, M.
Garcia-Viloca
, J.
Corchado
, M. L.
Sánchez
, and J.
Villà
, Acc. Chem. Res.
35
, 341
(2002
).5.
J.
Gao
and D. G.
Truhlar
, Annu. Rev. Phys. Chem.
53
, 467
(2002
).6.
U.
Ryde
, Curr. Opin. Chem. Biol.
7
, 136
(2003
).7.
M.
Garcia-Viloca
, J.
Gao
, M.
Karplus
, and D. G.
Truhlar
, Science
303
, 186
(2004
).8.
R. A.
Friesner
and V.
Guallar
, Annu. Rev. Phys. Chem.
56
, 389
(2005
).9.
H. M.
Senn
and W.
Thiel
, Curr. Opin. Chem. Biol.
11
, 182
(2007
).10.
H. M.
Senn
and W.
Thiel
, Angew. Chem., Int. Ed. Engl.
48
, 1198
(2009
).11.
A.
Warshel
and M.
Levitt
, J. Mol. Biol.
103
, 227
(1976
).12.
U. C.
Singh
and P. A.
Kollman
, J. Comput. Chem.
7
, 718
(1986
).13.
M. J.
Field
, P. A.
Bash
, and M.
Karplus
, J. Comput. Chem.
11
, 700
(1990
).14.
F.
Maseras
and K.
Morokuma
, J. Comput. Chem.
16
, 1170
(1995
).15.
K. P.
Eurenius
, D. C.
Chatfield
, B. R.
Brooks
, and M.
Hodoscek
, Int. J. Quantum Chem.
60
, 1189
(1996
).16.
M.
Svensson
, S.
Humbel
, R. D. J.
Froese
, T.
Matsubara
, S.
Sieber
, and K.
Morokuma
, J. Phys. Chem.
100
, 19357
(1996
).17.
J.
Bentzien
, R. P.
Muller
, J.
Florián
, and A.
Warshel
, J. Phys. Chem. B
102
, 2293
(1998
).18.
P. D.
Lyne
, M.
Hodoscek
, and M.
Karplus
, J. Phys. Chem. A
103
, 3462
(1999
).19.
M.
Eichinger
, P.
Tavan
, J.
Hutter
, and M.
Parrinello
, J. Chem. Phys.
110
, 10452
(1999
).20.
T.
Vreven
, K.
Morokuma
, Ö.
Farkas
, H. B.
Schlegel
, and M. J.
Frisch
, J. Comput. Chem.
24
, 760
(2003
).21.
Y.
Zhang
, T.
Lee
, and W.
Yang
, J. Chem. Phys.
110
, 46
(1999
).22.
Y.
Zhang
, J. Chem. Phys.
122
, 024114
(2005
).23.
I.
Antes
and W.
Thiel
, J. Phys. Chem. A
103
, 9290
(1999
).24.
G. A.
DiLabio
, M. H.
Hurley
, and P. A.
Christiansen
, J. Chem. Phys.
116
, 9578
(2002
).25.
V.
Théry
, D.
Rinaldi
, J.
Rivail
, B.
Maigret
, and G. G.
Ferenczy
, J. Comput. Chem.
15
, 269
(1994
).26.
G.
Monard
, M.
Loos
, V.
Théry
, K.
Baka
, and J.
Rivail
, Int. J. Quantum Chem.
58
, 153
(1996
).27.
X.
Assfeld
and J.
Rivail
, Chem. Phys. Lett.
263
, 100
(1996
).28.
N.
Ferré
, X.
Assfeld
, and J.
Rivail
, J. Comput. Chem.
23
, 610
(2002
).29.
D. M.
Philipp
and R. A.
Friesner
, J. Comput. Chem.
20
, 1468
(1999
).30.
R. B.
Murphy
, D. M.
Philipp
, and R. A.
Friesner
, Chem. Phys. Lett.
321
, 113
(2000
).31.
R. B.
Murphy
, D. M.
Philipp
, and R. A.
Friesner
, J. Comput. Chem.
21
, 1442
(2000
).32.
J.
Gao
, P.
Amara
, C.
Alhambra
, and M. J.
Field
, J. Phys. Chem. A
102
, 4714
(1998
).33.
P.
Amara
, M. J.
Field
, C.
Alhambra
, and J.
Gao
, Theor. Chem. Acc.
104
, 336
(2000
).34.
J.
Pu
, J.
Gao
, and D. G.
Truhlar
, J. Phys. Chem. A
108
, 632
(2004
).35.
J.
Pu
, J.
Gao
, and D. G.
Truhlar
, ChemPhysChem
6
, 1853
(2005
).36.
J.
Jung
, C. H.
Choi
, Y.
Sugita
, and S.
Ten-no
, J. Chem. Phys.
127
, 204102
(2007
).37.
J.
Jung
and S.
Ten-no
, Chem. Phys. Lett.
484
, 344
(2010
).38.
C.
Møller
and S.
Plesset
, Phys. Rev.
46
, 618
(1934
).39.
J. A.
Pople
, R.
Krishnan
, H. B.
Schlegel
, and J. S.
Binkley
, Intl. J. Quantum Chem., Symp.
16
, 225
(1979
).40.
M. J.
Frisch
, M.
Head-Gordon
, and J. A.
Pople
, Chem. Phys. Lett.
166
, 275
(1990
).41.
M. J.
Frisch
, M.
Head-Gordon
, and J. A.
Pople
, Chem. Phys. Lett.
166
, 281
(1990
).42.
43.
C. M.
Aikens
, S. P.
Webb
, R. L.
Bell
, G. D.
Fletcher
, M. W.
Schmidt
, and M. S.
Gordon
, Theor. Chem. Acc.
110
, 233
(2003
).44.
H.
Hu
, M.
Elstner
, and J.
Hermans
, Proteins
50
, 451
(2003
).45.
P.
Amara
and M. J.
Field
, Theor. Chem. Acc.
109
, 43
(2003
).46.
R.
Vargas
, J.
Garza
, B. P.
Hay
, and D. A.
Dixon
, J. Phys. Chem. A
106
, 3213
(2002
).47.
T. H.
Dunning
, Jr., J. Chem. Phys.
90
, 1007
(1989
).48.
A. D.
MacKerell
, Jr., D.
Bashford
, M.
Bellott
, R. L.
Dunbrack
, Jr., J. D.
Evanseck
, M. J.
Field
, S.
Fischer
, J.
Gao
, H.
Guo
, S.
Ha
, D.
Joseph-McCarthy
, L.
Kuchnir
, K.
Kuczera
, F. T. K.
Lau
, C.
Mattos
, S.
Michnick
, T.
Ngo
, D. T.
Nguyen
, B.
Prodhom
, W. E.
Reiher
III, B.
Roux
, M.
Schlenkrich
, J. C.
Smith
, R.
Stote
, J.
Straub
, M.
Watanabe
, J.
Wiórkiewicz-Kuczera
, D.
Yin
, and M.
Karplus
, J. Phys. Chem. B
102
, 3586
(1998
).49.
P.
Altoè
, M.
Stenta
, A.
Bottoni
, and M.
Garavelli
, Theor. Chem. Acc.
118
, 219
(2007
).50.
F. G.
Gatti
, S.
León
, J. K. Y.
Wong
, G.
Bottari
, A.
Altieri
, M. A. F.
Morales
, S. J.
Teat
, C.
Frochot
, D. A.
Leigh
, A. M.
Brouwer
, and F.
Zerbetto
, Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A.
100
, 10
(2003
).51.
W. L.
Jorgensen
, D. S.
Maxwell
, and J.
Tirado-Rives
, J. Am. Chem. Soc.
118
, 11225
(1996
).52.
J. A.
Adams
, Chem. Rev.
101
, 2271
(2001
).53.
J. C.
Hart
, D. W.
Sheppard
, I. H.
Hillier
, and N. A.
Burton
, Chem. Commun. (Cambridge)
79
(1999
).54.
D. W.
Sheppard
, N. A.
Burton
, and I. H.
Hillier
, J. Mol. Struct.
506
, 35
(2000
).55.
Y.
Cheng
, Y.
Zhang
, and J. A.
McCammon
, J. Am. Chem. Soc.
127
, 1553
(2005
).56.
M.
Valiev
, J.
Yang
, J. A.
Adams
, S. S.
Taylor
, and J. H.
Weare
, J. Phys. Chem. B
111
, 13455
(2007
).57.
J.
Zheng
, E. A.
Trafny
, D. R.
Knighton
, N. H.
Xuong
, S. S.
Taylor
, L. F.
Ten Eyck
, and J. M.
Sowadski
, Acta Crystallogr., Sect. D: Biol. Crystallogr.
49
, 362
(1993
).58.
Madhusudan
, E. A.
Trafny
, N.
Xuong
, J. A.
Adams
, L. F.
Ten Eyck
, S. S.
Taylor
, and J. M.
Sowadski
, Protein Sci.
3
, 176
(1994
).© 2010 American Institute of Physics.
2010
American Institute of Physics
You do not currently have access to this content.
