Моделирование РНК улучшает понимание ретровирусных заболеваний

Новое исследование методом молекулярной динамики того, как РНК сворачивается в структуры в форме шпильки, называемые тетрапетлями, может дать важную информацию для разработки новых методов лечения ретровирусных заболеваний.

"Рибонуклеиновая кислота, известная как РНК, формирует геном множества вирусов, поражающих человека, включая Эбола, ВИЧ и Зика, которые являются активными областями исследований в Лос-Аламосе", — сказал Джейкоб Майнер, аспирант Лос-Аламосской национальной лаборатории. — "Возможность описывать структуры и термодинамическое поведение этих и других молекул РНК критически важна для понимания жизни на микроскопическом уровне и разработки подходящих мер для лечения болезней".

"Одно из самых захватывающих открытий в наших компьютерных моделях — это появление особого типа тетрапетли, которую мы считали формирующейся только в условиях высокой солёности", — отметил Майнер. — "Наши результаты показывают, что похожие последовательности могут спонтанно формировать эти тетрапетли, называемые Z-формой дуплекса, в природе, что даёт потенциальную мишень для лечения ретровирусных заболеваний".

Исследование проводилось совместно с учёными из Политехнического института Ренсселера и Университета штата Нью-Йорк в Олбани. Его цель — понять различные структуры, которые могут формировать линейные цепи молекул РНК. В отличие от ДНК с её известной "двойной спиралью", одинарная цепь РНК позволяет ей извиваться и скручиваться в совершенно разные формы, каждая из которых придаёт РНК разные функции, например, кодирование и декодирование генов или построение белков.

Преобладание одной конфигурации РНК над другой определяется её термодинамической стабильностью. Относительная распространённость этих конфигураций может модулироваться изменениями в растворе, такими как температура, давление, ионы и присутствие других молекул.

Молекулярная динамика (MD), позволяющая моделировать детальные молекулярные взаимодействия РНК с собой и раствором, оказалась одним из наиболее полезных инструментов для понимания этой модуляции.

"Поведение, демонстрируемое в симуляциях MD, можно распространить на описание макромасштабных термодинамических свойств всех видов структур РНК. В случае нашего исследования это представляет собой значительный прогресс в полезности молекулярной динамики РНК для описания её термодинамики", — заключил Майнер.