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Titel: Converging PMF Calculations of Antibiotic Permeation across an Outer Membrane Porin with Subkilocalorie per Mole Accuracy
VerfasserIn: Lapierre, Jeremy
Hub, Jochen S.
Sprache: Englisch
Titel: Journal of Chemical Information and Modeling
Bandnummer: 63
Heft: 16
Seiten: 5319-5330
Verlag/Plattform: ACS
Erscheinungsjahr: 2023
Freie Schlagwörter: Antimicrobial Agents
Computer Simulations
Hysteresis
Interface Engineering
Membranes
DDC-Sachgruppe: 500 Naturwissenschaften
Dokumenttyp: Journalartikel / Zeitschriftenartikel
Abstract: The emergence of multidrug-resistant pathogens led to a critical need for new antibiotics. A key property of effective antibiotics against Gram-negative bacteria is their ability to permeate through the bacterial outer membrane via transmembrane porin proteins. Molecular dynamics (MD) simulations are, in principle, capable of modeling antibiotic permeation across outer membrane porins (OMPs). However, owing to sampling problems, it has remained challenging to obtain converged potentials of mean force (PMFs) for antibiotic permeation across OMPs. Here, we investigated the convergence of PMFs along a single collective variable aimed at quantifying the permeation of the antibiotic fosmidomycin across the OprO porin. We compared standard umbrella sampling (US) with three advanced flavors of the US technique: (i) Hamiltonian replica exchange with solute tempering in combination with US, (ii) simulated tempering-enhanced US, and (iii) replica-exchange US. To quantify the PMF convergence and to reveal hysteresis problems, we computed several independent sets of US simulations starting from pulling simulations in the outward and inward permeation directions. We find that replica-exchange US in combination with well-chosen restraints is highly successful for obtaining converged PMFs of fosmidomycin permeation through OprO, reaching PMFs converged to subkilocalorie per mole accuracy.
DOI der Erstveröffentlichung: 10.1021/acs.jcim.3c00880
URL der Erstveröffentlichung: https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acs.jcim.3c00880
Link zu diesem Datensatz: urn:nbn:de:bsz:291--ds-433480
hdl:20.500.11880/38877
http://dx.doi.org/10.22028/D291-43348
ISSN: 1549-960X
1549-9596
Datum des Eintrags: 5-Nov-2024
Bezeichnung des in Beziehung stehenden Objekts: Supporting Information
In Beziehung stehendes Objekt: https://ndownloader.figstatic.com/files/41961165
Fakultät: NT - Naturwissenschaftlich- Technische Fakultät
Fachrichtung: NT - Physik
Professur: NT - Prof. Dr. Jochen Hub
Sammlung:SciDok - Der Wissenschaftsserver der Universität des Saarlandes

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