Academia.eduAcademia.edu

Outline

Implications of short time scale dynamics on long time processes

2017, Structural dynamics (Melville, N.Y.)

https://doi.org/10.1063/1.4996448

Abstract

This review provides a comprehensive overview of the structural dynamics in topical gas- and condensed-phase systems on multiple length and time scales. Starting from vibrationally induced dissociation of small molecules in the gas phase, the question of vibrational and internal energy redistribution through conformational dynamics is further developed by considering coupled electron/proton transfer in a model peptide over many orders of magnitude. The influence of the surrounding solvent is probed for electron transfer to the solvent in hydrated I. Next, the dynamics of a modified PDZ domain over many time scales is analyzed following activation of a photoswitch. The hydration dynamics around halogenated amino acid side chains and their structural dynamics in proteins are relevant for iodinated TyrB26 insulin. Binding of nitric oxide to myoglobin is a process for which experimental and computational analyses have converged to a common view which connects rebinding time scales and t...

References (219)

  1. K. A. Henzler-Wildman, M. Lei, V. Thai, S. J. Kerns, M. Karplus, and D. Kern, Nature 450, 913-916 (2007).
  2. A. Ansari, J. Berendzen, S. Bowne, H. Frauenfelder, I. Iben, T. Sauke, E. Shyamsunder, and R. Young, Proc. Natl. Acad. Sci. U. S. A. 82, 5000-5004 (1985).
  3. G. Porter, Proc. R. Soc. A 200, 284-300 (1950).
  4. F. F. Crim, Proc. Natl. Acad. Sci. U. S. A. 105, 12654-12661 (2008).
  5. S. Song, L. Rothberg, D. L. Rousseau, A. Boffi, and E. Chiancone, Biophys. J. 65, 1959-1962 (1993).
  6. W. E. Royer, W. A. Hendrickson, and E. Chiancone, Science 249, 518-521 (1990).
  7. J. E. Knapp, M. A. Bonham, Q. H. Gibson, J. C. Nichols, and W. E. Royer, Biochemistry 44, 14419-14430 (2005).
  8. K. Nienhaus, J. E. Knapp, P. Palladino, W. E. Royer, and G. U. Nienhaus, Biochemistry 46, 14018-14031 (2007).
  9. E. Chiancone and A. Boffi, Biophys. Chem. 86, 173-178 (2000).
  10. W. A. Eaton, E. R. Henry, J. Hofrichter, and A. Mozzarelli, Nat. Struct. Biol. 6, 351-358 (1999).
  11. J. Choi, S. Muniyappan, J. T. Wallis, W. E. Royer, and H. Ihee, ChemPhysChem 11, 109-114 (2010).
  12. Y. Zhou, H. Zhou, and M. Karplus, J. Mol. Biol. 326, 593-606 (2003).
  13. J. E. Knapp, R. Pahl, J. Cohen, J. C. Nichols, K. Schulten, Q. H. Gibson, V. Srajer, and W. E. Royer, Structure 17, 1494-1504 (2009).
  14. P. K. Gupta and M. Meuwly, Struct. Dyn. 3, 012003 (2016).
  15. A. M. Stock, V. L. Robinson, and P. N. Goudreau, Annu. Rev. Biochem. 69, 183-215 (2000).
  16. P. Aldridge and U. Jenal, Mol. Microbiol. 32, 379-391 (1999).
  17. P. Aldridge, R. Paul, P. Goymer, P. Rainey, and U. Jenal, Mol. Microbiol. 47, 1695-1708 (2003).
  18. R. Paul, S. Weiser, N. C. Amiot, C. Chan, T. Schirmer, B. Giese, and U. Jenal, Genes Dev. 18, 715-727 (2004).
  19. G. J. Burton, G. B. Hecht, and A. Newton, J. Bacteriol. 179, 5849-5853 (1997).
  20. U. Jenal and J. Malone, Annu. Rev. Genet. 40, 385-407 (2006).
  21. B. Christen, M. Christen, R. Paul, F. Schmid, P. Folcher, M. Jenoe, M. Meuwly, and U. Jenal, J. Biol. Chem. 281, 32015-32024 (2006).
  22. R. Zwanzig, Proc. Natl. Acad. Sci. U. S. A. 85, 2029-2030 (1988).
  23. W. Kati and R. Wolfenden, Biochemistry 28, 7919-7927 (1989).
  24. A. Sievers, M. Beringer, M. Rodnina, and R. Wolfenden, Proc. Natl. Acad. Sci. U. S. A. 101, 7897-7901 (2004).
  25. R. Korenstein, B. Hess, and D. Kuschmitz, FEBS Lett. 93, 266-270 (1978).
  26. J. Hendriks, I. van Stokkum, W. Crielaard, and K. Hellingwerf, FEBS Lett. 458, 252-256 (1999).
  27. K. Nienhaus, S. Lutz, M. Meuwly, and G. U. Nienhaus, Chem. Eur. J. 19, 3558-3562 (2013).
  28. S. Buchenberg, N. Schaudinnus, and G. Stock, J. Chem. Theory Comput. 11, 1330-1336 (2015).
  29. M. Gruebele and P. G. Wolynes, Acc. Chem. Res. 37, 261 (2004).
  30. X. Yu and D. M. Leitner, J. Chem. Phys. 122, 54902 (2005).
  31. D. M. Leitner, Adv. Chem. Phys. 130B, 205-256 (2005).
  32. E. H. G. Backus, P. H. Nguyen, V. Botan, R. Pfister, A. Moretto, M. Crisma, C. Toniolo, G. Stock, and P. Hamm, J. Phys. Chem. B 112, 9091-9099 (2008).
  33. J. Helbing, M. Devereux, K. Nienhaus, G. U. Nienhaus, P. Hamm, and M. Meuwly, J. Phys. Chem. A 116, 2620-2628 (2012).
  34. H. Kamberaj and A. van der Vaart, Biophys. J. 97, 1747-1755 (2009).
  35. A. J. Wand, V. R. Moorman, and K. W. Harpole, "Dynamics in enzyme catalysis," Top. Curr. Chem. 337, 69-94 (2013).
  36. B. Finlayson-Pitts, J. Anal. Chem. 82, 770-776 (2010).
  37. V. Vaida, H. G. Kjaergaard, P. E. Hintze, and D. J. Donaldson, Science 299, 1566-1568 (2003).
  38. Y. Miller and R. B. Gerber, J. Am. Chem. Soc. 128, 9594-9595 (2006).
  39. Y. Miller, R. B. Gerber, and V. Vaida, Geophys. Res. Lett. 34(16), L168205, https://doi.org/10.1029/2007GL030529 (2007).
  40. J. Yosa Reyes and M. Meuwly, J. Phys. Chem. A 115, 14350-14360 (2011).
  41. T. Nagy, J. Yosa Reyes, and M. Meuwly, J. Chem. Theory Comput. 10, 1366-1375 (2014).
  42. P. M. Hundt, B. Jiang, M. E. van Reijzen, H. Guo, and R. D. Beck, Science 344, 504-507 (2014).
  43. V. Vaida and D. Donaldson, J. Phys. Chem. Chem. Phys. 16, 827-836 (2014).
  44. P. Gupta, J. R. Lane, and H. G. Kjaergaard, Phys. Chem. Chem. Phys. 12, 8277-8284 (2010).
  45. V. Vaida, K. J. Feierabend, N. Rontu, and K. Takahashi, Int. J. Photoenergy 2008, 1-13.
  46. R. B. Gerber and J. Sebek, Int. Rev. Phys. Chem. 28, 207-222 (2009).
  47. R. Salawitch, P. Wennberg, G. Toon, B. Sen, and J. Blavier, Geophys. Res. Lett. 29, 9-1, https://doi.org/10.1029/ 2002GL015006 (2002).
  48. K. L. Plath, K. Takahashi, R. T. Skodje, and V. Vaida, J. Phys. Chem. A 113, 7294-7303 (2009).
  49. V. Vaida, J. Phys. Chem. A 113, 5-18 (2009).
  50. K. Takahashi, K. L. Plath, R. T. Skodje, and V. Vaida, J. Phys. Chem. A 112, 7321-7331 (2008).
  51. J. Yosa Reyes, T. Nagy, and M. Meuwly, Phys. Chem. Chem. Phys. 16, 18533-18544 (2014).
  52. J. Yosa Reyes, S. Brickel, O. T. Unke, and M. Meuwly, Phys. Chem. Chem. Phys. 18, 6780-6788 (2016).
  53. S. Brickel and M. Meuwly, J. Phys. Chem. A 121, 5079-5087 (2017).
  54. L. Zhang, D.-A. Silva, H. Zhang, A. Yue, Y. Yan, and X. Huang, Nat. Commun. 5, 4170 (2014).
  55. V. R. I. Kaila, M. Wikstrom, and G. Hummer, Proc. Natl. Acad. Sci. U. S. A. 111, 6988-6993 (2014).
  56. S. Y. Reece, M. R. Seyedsayamdost, J. Stubbe, and D. G. Nocera, J. Am. Chem. Soc. 129, 8500-8509 (2007). 061507-25 El Hage et al. Struct. Dyn. 4, 061507 (2017)
  57. L. MacAleese, S. Hermelin, K. E. Hage, P. Chouzenoux, A. Kulesza, R. Antoine, L. Bonacina, M. Meuwly, J.-P. Wolf, and P. Dugourd, J. Am. Chem. Soc. 138, 4401-4407 (2016).
  58. R. Stratt and M. Maroncelli, J. Phys. Chem. 100, 12981-12996 (1996).
  59. X. Chen and S. E. Bradforth, Ann. Rev. Phys. Chem. 59, 203-231 (2008).
  60. A. Luebcke, F. Buchner, N. Heine, I. V. Hertel, and T. Schultz, Phys. Chem. Chem. Phys. 12, 14629-14634 (2010).
  61. H. Okuyama, Y.-I. Suzuki, S. Karashima, and T. Suzuki, J. Chem. Phys. 145, 074502 (2016).
  62. F. Messina, O. Braem, A. Cannizzo, and M. Chergui, Nat. Commun. 4, 2119 (2013).
  63. V.-T. Pham, T. J. Penfold, R. M. van der Veen, F. Lima, A. El Nahhas, S. L. Johnson, P. Beaud, R. Abela, C. Bressler, I. Tavernelli, C. J. Milne, and M. Chergui, J. Am. Chem. Soc. 133, 12740-12748 (2011).
  64. V.-T. Pham, W. Gawelda, Y. Zaushitsyn, M. Kaiser, D. Grolimund, S. L. Johnson, R. Abela, C. Bressler, and M. Chergui, J. Am. Chem. Soc. 129, 1530-1531 (2007).
  65. R. Nussinov and C. Tsai, J. Curr. Opin. Struct. Biol. 30, 17-24 (2015).
  66. A. Cooper and D. T. F. Dryden, Eur. Biophys. J. 11, 103-109 (1984).
  67. U. Alon, An Introduction to Systems Biology: Design Principles and Biological Circuits (Chapman & Hall/CRC, London, 2007).
  68. C. L. Brooks III, M. Gruebele, J. N. Onuchic, and P. G. Wolynes, Proc. Natl. Acad. Sci. U. S. A. 95, 11037-11038 (1998).
  69. K. A. Dill, S. B. Ozkan, M. S. Shell, and T. R. Weikl, Annu. Rev. Biophys. 37, 289-316 (2008).
  70. L. Kubelka, J. Hofrichter, and W. A. Eaton, Curr. Opin. Struct. Biol. 14, 76-88 (2004).
  71. M. Gruebele, Annu. Rev. Phys. Chem. 50, 485-516 (1999).
  72. S. V. Krivov and M. Karplus, Proc. Natl. Acad. Sci. U. S. A. 101, 14766-14770 (2004).
  73. A. Caflisch, Curr. Opin. Struct. Biol. 16, 71-78 (2006).
  74. K. Gunasekaran, B. Ma, and R. Nussinov, Proteins 57, 433-443 (2004).
  75. C.-J. Tsai and R. Nussinov, PLoS Comput. Biol. 10, e1003394 (2015).
  76. B. Buchli, S. A. Waldauer, R. Walser, M. L. Donten, R. Pfister, N. Bl€ ochliger, S. Steiner, A. Caflisch, O. Zerbe, and P. Hamm, Proc. Natl. Acad. Sci. U. S. A. 110, 11725-11730 (2013).
  77. S. A. Waldauer, B. Stucki-Buchli, L. Frey, and P. Hamm, J. Chem. Phys. 141, 22D514 (2014).
  78. S. Buchenberg, V. Knecht, R. Walser, P. Hamm, and G. Stock, J. Phys. Chem. B 118, 13468-13476 (2014).
  79. J. R. Kumita, O. S. Smart, and G. A. Woolley, Proc. Natl. Acad. Sci. U. S. A. 97, 3803-3808 (2000).
  80. G. A. Woolley, Acc. Chem. Res. 38, 486-493 (2005).
  81. A. A. Beharry and G. A. Woolley, Chem. Soc. Rev. 40, 4422-4437 (2011).
  82. J. A. Ihalainen, B. Paoli, S. Muff, E. H. G. Backus, J. Bredenbeck, G. A. Woolley, A. Caflisch, and P. Hamm, Proc. Natl. Acad. Sci. U. S. A. 105, 9588-9593 (2008).
  83. T. E. Schrader, W. J. Schreier, T. Cordes, F. O. Koller, G. Babitzki, R. Denschlag, C. Renner, M. L€ oweneck, S.-L. Dong, L. Moroder, P. Tavan, and W. Zinth, Proc. Natl. Acad. Sci. U. S. A. 104, 15729-15734 (2007).
  84. F. Zhang, A. Zarrine-Afsar, M. S. Al-Abdul-Wahid, R. S. Prosser, A. R. Davidson, and G. A. Woolley, J. Am. Chem. Soc. 131, 2283-2289 (2009).
  85. E. J. Fuentes, C. J. Der, and A. L. Lee, J. Mol. Biol. 335, 1105-1115 (2004).
  86. N. Ota and D. A. Agard, J. Mol. Biol. 351, 345-354 (2005).
  87. P. De Los Rios, F. Cecconi, A. Pretre, G. Dietler, O. Michielin, F. Piazza, and B. Juanico, Biophys. J. 89, 14-21 (2005).
  88. K. Sharp and J. J. Skinner, Proteins 65, 347-361 (2006).
  89. A. Dhulesia, J. Gsponer, and M. Vendruscolo, J. Am. Chem. Soc. 130, 8931-8939 (2008).
  90. Y. Kong and M. Karplus, Proteins 74, 145-154 (2009).
  91. Z. N. Gerek and S. B. Ozkan, PLoS Comput. Biol. 7, e1002154 (2011).
  92. E. Cilia, G. W. Vuister, and T. Lenaerts, PLoS Comput. Biol. 8, e1002794 (2012).
  93. S. W. Lockless and R. Ranganathan, Science 286, 295-299 (1999).
  94. G. M. Suel, S. W. Lockless, M. A. Wall, and R. Ranganathan, Nat. Struct. Biol. 10, 59-69 (2003).
  95. C. N. Chi, L. Elfstr€ om, Y. Shi, T. Sn€ all, A. Engstr€ om, and P. Jemth, Proc. Natl. Acad. Sci. U. S. A. 105, 4679-4684 (2008).
  96. J. Zhang, P. J. Sapienza, H. Ke, A. Chang, S. R. Hengel, H. Wang, G. N. Phillipsand, and A. L. Lee, Biochemistry 49, 9280-9291 (2010).
  97. T. N€ agele, R. Hoche, W. Zinth, and J. Wachtveitl, Chem. Phys. Lett. 272, 489-495 (1997).
  98. H. Frauenfelder, S. G. Sligar, and P. G. Wolynes, Science 254, 1598-1603 (1991).
  99. H. Frauenfelder, G. Chen, J. Berendzen, P. W. Fenimore, H. Jansson, B. H. McMahon, I. R. Stroe, J. Swenson, and R. D. Young, Proc. Natl. Acad. Sci. U. S. A. 106, 5129-5134 (2009).
  100. J. J€ ackle, Rep. Prog. Phys. 49, 171-231 (1986).
  101. W. Y. Yang and M. Gruebele, Nature 423, 193-197 (2003).
  102. M. Sadqi, D. Fushman, and V. Muñoz, Nature 442, 317-321 (2006).
  103. S. Buchenberg, N. Schaudinnus, and G. Stock, Proc. Natl. Acad. Sci. U. S. A. 114, E6804-E6811 (2017).
  104. R. Bloem, K. Koziol, S. Waldauer, B. Buchli, R. Walser, B. Samatanga, I. Jelesarov, and P. Hamm, J. Phys. Chem. B 116, 13705-13712 (2012).
  105. P. J. M. Johnson, K. L. Koziol, and P. Hamm, J. Phys. Chem. Lett. 8, 2280-2284 (2017).
  106. K. El Hage, V. Pandyarajan, N. B. Phillips, B. J. Smith, J. G. Menting, J. Whittaker, M. C. Lawrence, M. Meuwly, and M. A. Weiss, J. Biol. Chem. 291, 27023-27041 (2016).
  107. S. Linde, O. Sonne, B. Hansen, and J. Gliemann, Hoppe-Seyler's Z. Physiol. Chem. 362, 573-579 (1981).
  108. C. Burant, M. Treutelaar, D. Peavy, B. Frank, and M. Buse, Biochem. Biophys. Res. 152, 1353-1360 (1988).
  109. K. El Hage, T. Bereau, S. Jakobsen, and M. Meuwly, J. Chem. Theory Comput. 12, 3008-3019 (2016).
  110. T. Bereau, C. Kramer, and M. Meuwly, J. Chem. Theory Comput. 9, 5450-5459 (2013).
  111. F. Hedin, K. El Hage, and M. Meuwly, J. Chem. Inf. Modell. 56, 1479-1489 (2016).
  112. F. Hedin, K. El Hage, and M. Meuwly, J. Chem. Inf. Modell. 57, 102-103 (2017).
  113. K. El Hage, J.-P. Piquemal, Z. Hobaika, R. G. Maroun, and N. Gresh, J. Comput. Chem. 36, 210-221 (2015). 061507-26 El Hage et al. Struct. Dyn. 4, 061507 (2017)
  114. G. Auboeck, C. Consani, F. van Mourik, and M. Chergui, Opt. Lett. 37, 2337-2339 (2012).
  115. G. Auboeck, C. Consani, R. Monni, A. Cannizzo, F. van Mourik, and M. Chergui, Rev. Sci. Instrum. 83, 093105 (2012).
  116. C. Consani, G. Auboeck, F. van Mourik, and M. Chergui, Science 339, 1586-1589 (2013).
  117. R. Monni, A. Al Haddad, F. Van Mourik, G. Auboeck, and M. Chergui, Proc. Natl. Acad. Sci. U. S. A. 112, 5602-5606 (2015).
  118. M. Silatani, F. A. Lima, T. J. Penfold, J. Rittmann, M. E. Reinhard, H. M. Rittmann-Frank, C. Borca, D. Grolimund, C. J. Milne, and M. Chergui, Proc. Natl. Acad. Sci. U. S. A. 112, 12922-12927 (2015).
  119. M. Soloviov, A. K. Das, and M. Meuwly, Angew. Chem. Int. Ed. 55, 10126-10130 (2016).
  120. T. Hollebeek, T.-S. Ho, and H. Rabitz, Annu. Rev. Phys. Chem. 50, 537-570 (1999).
  121. O. T. Unke and M. Meuwly, J. Chem. Inf. Modell. 57(8), 1923-1931 (2017).
  122. P. Cornelius, R. Hochstrasser, and A. Steele, J. Mol. Biol. 163, 119-128 (1983).
  123. J. W. Petrich, J. C. Lambry, K. Kuczera, M. Karplus, C. Poyart, and J. L. Martin, Biochemistry 30, 3975-3987 (1991).
  124. D. Ionascu, F. Gruia, X. Ye, A. Yu, F. Rosca, C. B. A. Demidov, J. S. Olson, and P. M. Champion, J. Am. Chem. Soc. 127, 16921-16934 (2005).
  125. S. G. Kruglik, B.-K. Yoo, S. Franzen, M. H. Vos, J.-L. Martin, and M. Negrerie, Proc. Natl. Acad. Sci. U. S. A. 107, 13678-13683 (2010).
  126. J. Kim, J. Park, T. Lee, and M. Lim, J. Phys. Chem. B 116, 13663-13671 (2012).
  127. B.-K. Yoo, S. G. Kruglik, I. Lamarre, J.-L. Martin, and M. Negrerie, J. Phys. Chem. B 116, 4106-4114 (2012).
  128. S. Kim, G. Jin, and M. Lim, J. Phys. Chem. B 108, 20366-20375 (2004).
  129. M. Meuwly, O. M. Becker, R. Stote, and M. Karplus, Biophys. Chem. 98, 183-207 (2002).
  130. X. Ye, A. Demidov, and P. Champion, J. Am. Chem. Soc. 124, 5914-5924 (2002).
  131. D. R. Nutt and M. Meuwly, Biophys. J. 90, 1191-1201 (2006).
  132. J. Danielsson and M. Meuwly, J. Chem. Theory Comput. 4, 1083 (2008).
  133. K. A. Merchant, W. G. Noid, D. E. Thompson, R. Akiyama, R. F. Loring, and M. D. Fayer, J. Phys. Chem. B 107, 4-7 (2003).
  134. R. Schoenlein, L. Peteanu, R. Mathies, and C. Shank, Science 254, 412-415 (1991).
  135. Q. Wang, R. Schoenlein, L. Peteanu, R. Mathies, and C. Shank, Science 266, 422-424 (1994).
  136. D. Polli, P. Altoe, O. Weingart, K. M. Spillane, C. Manzoni, D. Brida, G. Tomasello, G. Orlandi, P. Kukura, R. A. Mathies, M. Garavelli, and G. Cerullo, Nature 467, 440-443 (2010).
  137. G. Vogt, P. Nuernberger, T. Brixner, and G. Gerber, Chem. Phys. Lett. 433, 211-215 (2006).
  138. V. Prokhorenko, A. Nagy, and R. Miller, J. Chem. Phys. 122, 184502 (2005).
  139. Y. Liang, D. Fotiadis, S. Filipek, D. A. Saperstein, K. Palczewski, and A. Engel, J. Biol. Chem. 278, 21655-21662 (2003).
  140. M. C. Lagerstr€ om and H. B. Schi€ oth, Nat. Rev. Drug Discovery 7, 339-357 (2008).
  141. S. L. Ritter and R. A. Hall, Nat. Rev. Mol. Cell Biol. 10, 819-830 (2009).
  142. J. E. Kim, M. J. Tauber, and R. A. Mathies, Biochemistry 40, 13774-13778 (2001).
  143. D. Pan and R. A. Mathies, Biochemistry 40, 7929-7936 (2001).
  144. S. J€ ager, J. W. Lewis, T. A. Zvyaga, I. Szundi, T. P. Sakmar, and D. S. Kliger, Proc. Natl. Acad. Sci. U. S. A. 94, 8557-8562 (1997).
  145. S. J€ ager, J. W. Lewis, T. A. Zvyaga, I. Szundi, T. P. Sakmar, and D. S. Kliger, Biochemistry 36, 1999-2009 (1997).
  146. U. M. Ganter, W. Gaertner, and F. Siebert, Biochemistry 27, 7480-7488 (1988).
  147. A. V. Struts, G. F. J. Salgado, K. Mart ınez-Mayorga, and M. F. Brown, Nat. Struct. Mol. Biol. 18, 392-394 (2011).
  148. J. Li, P. C. Edwards, M. Burghammer, C. Villa, and G. F. Schertler, J. Mol. Biol. 343, 1409-1438 (2004).
  149. H.-W. Choe, Y. J. Kim, J. H. Park, T. Morizumi, E. F. Pai, N. Krauss, K. P. Hofmann, P. Scheerer, and O. P. Ernst, Nature 471, 651-655 (2011).
  150. T. Okada, M. Sugihara, A.-N. Bondar, M. Elstner, P. Entel, and V. Buss, J. Mol. Biol. 342, 571-583 (2004).
  151. D. Salom, D. T. Lodowski, R. E. Stenkamp, I. Le Trong, M. Golczak, B. Jastrzebska, T. Harris, J. A. Ballesteros, and K. Palczewski, Proc. Natl. Acad. Sci. U. S. A. 103, 16123-16128 (2006).
  152. X. Deupi, P. Edwards, A. Singhal, B. Nickle, D. Oprian, G. Schertler, and J. Standfuss, Proc. Natl. Acad. Sci. U. S. A. 109, 119-124 (2012).
  153. H. Nakamichi and T. Okada, Angew. Chem. Int. Ed. 45, 4270-4273 (2006).
  154. A. Altun, S. Yokoyama, and K. Morokuma, J. Phys. Chem. B 112, 16883-16890 (2008).
  155. B. Mertz, M. Lu, M. F. Brown, and S. E. Feller, Biophys. J. 101, L17-L19 (2011).
  156. J. Saam, E. Tajkhorshid, S. Hayashi, and K. Schulten, Biophys. J. 83, 3097-3112 (2002).
  157. V. Hornak, S. Ahuja, M. Eilers, J. A. Goncalves, M. Sheves, P. J. Reeves, and S. O. Smith, J. Mol. Biol. 396, 510-527 (2010).
  158. M. Neri, S. Vanni, I. Tavernelli, and U. Rothlisberger, Biochemistry 49, 4827-4832 (2010).
  159. U. F. R€ ohrig, L. Guidoni, and U. Rothlisberger, ChemPhysChem 6, 1836-1847 (2005).
  160. U. F. R€ ohrig, L. Guidoni, A. Laio, I. Frank, and U. Rothlisberger, J. Am. Chem. Soc. 126, 15328-15329 (2004).
  161. S. L. Logunov, L. Song, and M. A. El-Sayed, J. Phys. Chem. 100, 18586-18591 (1996).
  162. K. Tsukida, A. Kodama, and M. Ito, J. Chromatogr. A 134, 33-336 (1977).
  163. U. F. R€ ohrig, L. Guidoni, and U. Rothlisberger, Biochemistry 41, 10799-10809 (2002).
  164. V. Engel, C. Meier, and D. J. Tannor, Advances in Chemical Physics (Wiley, 2009), pp. 29-101.
  165. T. Penfold, G. Worth, and C. Meier, Phys. Chem. Chem. Phys. 12, 15616-15627 (2010).
  166. B. F. Curchod, T. J. Penfold, U. Rothlisberger, and I. Tavernelli, Phys. Rev. A 84, 042507 (2011).
  167. H.-D. Meyer, F. Gatti, and G. A. Worth, Multidimensional Quantum Dynamics (WILEY-VCH, Weinheim, 2009).
  168. H.-D. Meyer, U. Manthe, and L. S. Cederbaum, Chem. Phys. Lett. 165, 73-78 (1990).
  169. U. Manthe, H.-D. Meyer, and L. Cederbaum, J. Chem. Phys. 97, 9062-9071 (1992).
  170. M. H. Beck, A. J€ ackle, G. Worth, and H. D. Meyer, Phys. Rep. 324, 1-105 (2000).
  171. S. Hahn and G. Stock, J. Phys. Chem. B 104, 1146-1149 (2000).
  172. S. Hahn and G. Stock, Chem. Phys. 259, 297-312 (2000). 061507-27 El Hage et al. Struct. Dyn. 4, 061507 (2017)
  173. M. Abe, Y. Ohtsuki, Y. Fujimura, and W. Domcke, J. Chem. Phys. 123, 144508 (2005).
  174. M. Ndong, L. Bomble, D. Sugny, Y. Justum, and M. Desouter-Lecomte, Phys. Rev. A 76, 043424 (2007).
  175. C. A. Arango and P. Brumer, J. Chem. Phys. 138, 071104 (2013).
  176. T. V. Tscherbul and P. Brumer, J. Phys. Chem. A 118, 3100-3111 (2014).
  177. M. Doemer, P. Maurer, P. Campomanes, I. Tavernelli, and U. Rothlisberger, J. Chem. Theory Comput. 10, 412-422 (2014).
  178. M. N. Sandberg, J. A. Greco, N. L. Wagner, T. L. Amora, L. A. Ramos, M.-H. Chen, B. E. Knox, and R. R. Birge, SOJ Biochem. 1(1), 12 (2014).
  179. P. Campomanes, M. Neri, B. A. Horta, U. F. Rohrig, S. Vanni, I. Tavernelli, and U. Rothlisberger, J. Am. Chem. Soc. 136, 3842-3851 (2014).
  180. O. Valsson, P. Campomanes, I. Tavernelli, U. Rothlisberger, and C. Filippi, J. Chem. Theory Comput. 9, 2441-2454 (2013).
  181. S. C. Van Keulen, A. Solano, and U. Rothlisberger, J. Chem. Theory Comput. 13(9), 4524-4534 (2017).
  182. F. Jaeger, K. Fahmy, T. P. Sakmar, and F. Siebert, Biochemistry 33, 10878-10882 (1994).
  183. E. Crocker, M. Eilers, S. Ahuja, V. Hornak, A. Hirshfeld, M. Sheves, and S. O. Smith, J. Mol. Biol. 357, 163-172 (2006).
  184. R. Vogel, F. Siebert, S. L€ udeke, A. Hirshfeld, and M. Sheves, Biochemistry 44, 11684-11699 (2005).
  185. J. W. Lewis, I. Szundi, M. A. Kazmi, T. P. Sakmar, and D. S. Kliger, Biochemistry 45, 5430-5439 (2006).
  186. M. Mahalingam, K. Mart ınez-Mayorga, M. F. Brown, and R. Vogel, Proc. Natl. Acad. Sci. U. S. A. 105, 17795-17800 (2008).
  187. H. Steinhaus, Bull. Acad. Pol. Sci. 1, 801-804 (1956).
  188. J. MacQueen, "Some methods for classification and analysis of multivariate observations," in Proceedings of the Fifth Berkeley Symposium on Mathematical Statistics and Probability (1967), p. 14.
  189. J. Hartigan, Clustering Algorithms (John Wiley & Sons, Inc., 1975).
  190. J. Hartigan and M. Wong, Appl. Stat. 28, 100-108 (1979).
  191. F. Rao and M. Karplus, Proc. Natl. Acad. Sci. U. S. A. 107, 9152-9157 (2010).
  192. N. Van Kampen, Stochastic Processes in Physics and Chemistry (North-Holland, Amsterdam, Netherlands, 1981), pp. xiv-419.
  193. W. C. Swope, J. W. Pitera, and F. Suits, J. Phys. Chem. B 108, 6571-6581 (2004).
  194. F. No e and S. Fischer, Curr. Opin. Struct. Biol. 18, 154-162 (2008).
  195. F. No e, J. Chem. Phys. 128, 244103 (2008).
  196. D. A. Evans and D. J. Wales, J. Chem. Phys. 121, 1080-1090 (2004).
  197. A. Bortz, M. Kalos, and J. Lebowitz, J. Comput. Phys. 17, 10-18 (1975).
  198. A. Voter, Phys. Rev. B 34, 6819-6829 (1986).
  199. K. A. Fichthorn and W. H. Weinberg, J. Chem. Phys. 95, 1090 (1991).
  200. W. Zheng, M. Andrec, E. Gallicchio, and R. M. Levy, J. Phys. Chem. B 113, 11702-11709 (2009).
  201. S. Muff and A. Caflisch, Proteins 70, 1185-1195 (2008).
  202. D. Wales, J. Mol. Phys. 100, 3285-3305 (2002).
  203. V. Schultheis, T. Hirschberger, H. Carstens, and P. Tavan, J. Chem. Theory Comput. 1, 515-526 (2005).
  204. N. Singhal, C. D. Snow, and V. S. Pande, J. Chem. Phys. 121, 415-425 (2004).
  205. F. No e, I. Horenko, C. Sch€ utte, and J. C. Smith, J. Chem. Phys. 126, 155102 (2007).
  206. F. No e, D. Krachtus, J. C. Smith, and S. Fischer, J. Chem. Theory Comput. 2, 840-857 (2006).
  207. J. D. Chodera, N. Singhal, V. S. Pande, K. A. Dill, and W. C. Swope, J. Chem. Phys. 126, 155101 (2007).
  208. W. C. Swope, J. W. Pitera, F. Suits, M. Pitman, M. Eleftheriou, B. G. Fitch, R. S. Germain, A. Rayshubski, T. J. C. Ward, Y. Zhestkov, and R. Zhou, J. Phys. Chem. B 108, 6582-6594 (2004).
  209. S. Yang and B. Roux, PLoS Comput. Biol. 4, e1000047 (2008).
  210. S. Yang, N. K. Banavali, and B. Roux, Proc. Natl. Acad. Sci. U. S. A. 106, 3776-3781 (2009).
  211. S. Mishra and M. Meuwly, Biophys. J. 99, 3969-3978 (2010).
  212. P.-A. Cazade and M. Meuwly, ChemPhysChem 13, 4276-4286 (2012).
  213. P.-A. Cazade, W. Zheng, D. Prada-Gracia, G. Berezovska, F. Rao, C. Clementi, and M. Meuwly, J. Chem. Phys. 142, 025103 (2015).
  214. P.-A. Cazade, G. Berezovska, and M. Meuwly, Biochim. Biophys. Acta-Gen. Subjects 1850, 996-1005 (2015).
  215. D. Sezer, J. H. Freed, and B. Roux, J. Phys. Chem. B 112, 11014-11027 (2008).
  216. G. V. Isaksen, J. Aqvist, and B. O. Brandsdal, PLoS Comput. Biol. 10, e1003813 (2014).
  217. D. A. Capdevila, J. J. Braymer, K. A. Edmonds, H. Wu, and D. P. Giedroc, Proc. Natl. Acad. Sci. U. S. A. 114, 4424-4429 (2017).
  218. K. Sharp, Protein Sci. 10, 661-667 (2001).
  219. J. D. Chodera and D. L. Mobley, "Entropy-enthalpy compensation: Role and ramifications in biomolecular ligand recog- nition and design," Annu. Rev. Biophys. 42, 121-142 (2013).