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.

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.
M.
Head-Gordon
,
Mol. Phys.
96
,
673
(
1999
).
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
).
You do not currently have access to this content.