Расчет гидрофобной составляющей вклада в свободную энергию образования комплексов белок-лиганд методом Монте-Карло
Ключевые слова:
свободная энергия кавитации, модель воды TIPP, моделирование методом Монте-Карло, гидрофобный эффект, комплекс белок-лиганд, термодинамическое интегрированиеАннотация
Представлены результаты расчетов гидрофобной составляющей свободной энергии формирования комплексов белок-лиганд, обусловленной образованием/уничтожением полости в воде. Изменение свободной энергии вычислено для трех комплексов белок-лиганд методом термодинамического интегрирования. Термодинамический цикл для расчета состоял из двух стадий: уничтожение полости, соответствующей лиганду в свободном состоянии в воде, и ее создание в активном центре белка. Показано, что для всех исследованных комплексов изменение гидрофобной составляющей свободной энергии отрицательно и основной вклад в нее обусловлен уничтожением полости лиганда в свободном состоянии. Расчеты проведены с использованием параллельной версии программы CAVE. Работа выполнена при финансовой поддержке РФФИ (код проекта 06-03-33171).
Библиографические ссылки
- Huang S.-Y., Zou X. An iterative knowledge-based scoring function to predict protein-ligand interactions: I. Derivation of interaction potentials //
- J. Comput. Chem. 2006. 27, N 15. 1866-1875.
- Huang S.-Y., Zou X. An iterative knowledge-based scoring function to predict protein-ligand interactions: II. Validation of the scoring function //
- J. Comput. Chem. 2006. 27, N 15. 1876-1882.
- Schwarzal S.M., Tschopp T.B., Smith J.C., Fischer S. Can the calculation of Ligand binding free energies be improved with continuum solvent electrostatics and an ideal-gas entropy correction? // J. Comput. Chem. 2002. 23, N 12. 1143-1149.
- Nikitina E., Sulimov V., Grigoriev F., Kondakova O., Luschekina S. Mixed implicit/explicit solvation models in quantum mechanical calculations of binding enthalpy for protein-ligand complexes // Int. J. Quant. Chem. 2006. 106. 1943-1964.
- Romanov A.N., Jabin S.N., Martynov Yu.B., Sulimov A.V., Grigoriev F.V., Sulimov V.B. Surface generalized born method: a simple, fast, and precise implicit solvent model beyond the Coulomb approximation // J. Phys. Chem. A Lett. 2004. 108, N 43. 9324-9328.
- Luo H., Sharp K. On the calculation of absolute macromolecular binding free energies // Proc. of the US National Academy of Sciences. 2002. 99, N 16. 10399-10404.
- Woo H.-J., Roux B. Calculation of absolute protein-ligand binding free energy from computer simulations // Proc. of the US National Academy of Sciences. 2005. 102, N 19. 6825-6830.
- Григорьев Ф.В., Лущекина С.В., Романов А.Н., Сулимов В.Б., Никитина Е.А. Расчет изменения энтропии при образовании межмолекулярного комплекса белок -лиганд в водном растворе // Биохимия. 2007. 72, № 7. 963-973.
- Carlsson J., Aqvist J. Calculations of solute and solvent entropies from molecular dynamics simulations // Phys. Chem. Chem. Phys. 2006. 8. 5385-5395.
- Ruvinsky A. Role of binding entropy in the refinement of protein-ligand docking predictions: analysis based on the use of 11 scoring functions // J. Comput. Chem. 2007. 28, N 8. 1364-1372.
- Hummer G., Garde S., Garcia A.E., Pratt L.R. New perspectives on hydrophobic effects // Chem. Phys. B. 2000. 258, N 2-3. 349-370.
- Huang D.M., Geissler P.L., Chandler D. Scaling of hydrophobic solvation free energies // J. Phys. Chem. B. 2001. 105, N 28. 6704-6709.
- Huang D.M., Chandler D. The hydrophobic effect and the influence of solute -solvent attractions // J. Phys. Chem. B. 2002. 106, N 8. 2047-2053.
- Alexandrovsky V.V., Basilevsky M.V., Leontyev I.V., Mazo M.A., Sulimov V.B. The Binomial cell model of hydrophobic solvation // J. Phys. Chem. B. 2004. 108, N 40. 15830-15840.
- Basilevsky M.V., Grigoriev F.V., Leontyev I.V., Sulimov V.B. Excluded volume effect for large and small solutes in water // J. Phys. Chem. A. 2005. 109, N 31. 6939-6946.
- Lum K., Chandler D., Weeks J.D. Hydrophobicity at small and large length scales // J. Phys. Chem. B. 1999. 103, N 22. 4570-4577.
- Floris F.M. Modeling the cavitation free energy // J. Phys. Chem. B. 2005. 109, N 50. 24061-24070.
- Floris F.M. Excess densities and equimolar surfaces for spherical cavities in water // J. Chem. Phys. 2007. 126, N 7. 074505-074512.
- Grigoriev F.V., Basilevsky M.V., Jabin S.N., Romanov A.N., Sulimov V.B. Cavitation free energy for organic molecules having various sizes and shapes // J. Phys. Chem. B. 2007. 111, N 49. 13748-13755.
- Floris F.M., Selmi M., Tani A., Tomasi J. Free energy and entropy for inserting cavities in water: comparison of Monte Carlo simulation and scaled particle theory results // J. Chem. Phys. 1997. 107, N 16. 6353-6365.
- Григорьев Ф.В., Романов А.Н., Сулимов В.Б. Двухступенчатая методика расчета свободной энергии образования субнанометровых полостей в воде методом термодинамического интегрирования // Вычислительные методы и программирование. 2007. 8, № 2. 177-184.
- Григорьев Ф.В., Базилевский М.В., Жабин С.Н., Романов А.Н., Сулимов В.Б. Расчет энергии Гиббса образования полостей в воде // Ж. Физ. Хим. 2008. 82, № 4. 1-10.
- Berman H.M., Westbrook J., Feng Z., Gilliland G., Bhat T.N., Weissig H., Shindyalov I.N., Bourne P.E. The protein data bank // Nucleic Acids Res. 2000. 28, N 1. 235-242.
- Kirkwood J.G. Theory of liquids. New York: Gordon and Breach, 1968.
- Word J.M. Asparagine and glutamine: using hydrogen atom contacts in the choice of side-chain amide orientation // J. Mol. Biol. 1999. 285. 1733-1747.
- Jarzynski C. Nonequilibrium equality for free energy differences // Phys. Rev. Lett. 1997. 78, N 1. 2690-2693. CRC handbook of chemistry and physics (78-th Edition). Boca Raton: CRC Press, 1997.
Загрузки
Опубликован
03-04-2008
Как цитировать
Григорьев Ф., Жабин С., Сулимов В., Романов А. Расчет гидрофобной составляющей вклада в свободную энергию образования комплексов белок-лиганд методом Монте-Карло // Вычислительные методы и программирование. 2008. 9. 101-107
Выпуск
Раздел
Раздел 1. Вычислительные методы и приложения
