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Nonbonded Force Field Parameters from MBIS Partitioning of the Molecular Electron Density Improve Binding Affinity Predictions of the T4-Lysozyme Double Mutant
Indexado
WoS WOS:001193916700001
Scopus SCOPUS_ID:85189009698
DOI 10.1021/ACS.JCIM.3C01912
Año 2024
Tipo artículo de investigación

Citas Totales

Autores Afiliación Chile

Instituciones Chile

% Participación
Internacional

Autores
Afiliación Extranjera

Instituciones
Extranjeras


Abstract



The use of computer simulation for binding affinity prediction is growing in drug discovery. However, its wider use is constrained by the accuracy of the free energy calculations. The key sources of error are the force fields used to depict molecular interactions and insufficient sampling of the configurational space. To improve the quality of the force field, we developed a Python-based computational workflow. The workflow described here uses the minimal basis iterative stockholder (MBIS) method to determine atomic charges and Lennard-Jones parameters from the polarized molecular density. This is done by performing electronic structure calculations on various configurations of the ligand when it is both bound and unbound. In addition, we validated a simulation procedure that accounts for the protein and ligand degrees of freedom to precisely calculate binding free energies. This was achieved by comparing the self-adjusted mixture sampling and nonequilibrium thermodynamic integration methods using various protein and ligand conformations. The accuracy of predicting binding affinity is improved by using MBIS-derived force field parameters and a validated simulation procedure. This improvement surpasses the chemical precision for the eight aromatic ligands, reaching a root-mean-square error of 0.7 kcal/mol.

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WOS
Chemistry, Multidisciplinary
Computer Science, Interdisciplinary Applications
Computer Science, Information Systems
Chemistry, Medicinal
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Chemistry (All)
Chemical Engineering (All)
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Sin Disciplinas

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Publicaciones WoS (Ediciones: ISSHP, ISTP, AHCI, SSCI, SCI), Scopus, SciELO Chile.

Colaboración Institucional



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Autores - Afiliación



Ord. Autor Género Institución - País
1 LEIVA-VELASCO, MARIA JOSE Hombre Universidad de Concepción - Chile
2 Gonzalez, Duvan - Universidad de Concepción - Chile
3 Vohringer-Martinez, Esteban Hombre Universidad de Concepción - Chile

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Financiamiento



Fuente
FONDECYT
Fondo Nacional de Desarrollo Científico y Tecnológico
Fondo Nacional de Desarrollo Cient?fico y Tecnol?gico

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Agradecimientos



Agradecimiento
The authors thank Vytautas Gapsys and Bert de Groot for providing fruitful discussions and financial support from FONDECYT 1200369 and ANID scholarship "Beca Doctorado Nacional" N degrees 21210159.
The authors thank Vytautas Gapsys and Bert de Groot for providing fruitful discussions and financial support from FONDECYT 1200369 and ANID scholarship “Beca Doctorado Nacional” N° 21210159.

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