Для моделирования поведения молекул ДНК в различных условиях, в том числе необходимых для нанотехнологий, разработано более 20 крупнозернистых (КЗ) моделей. Тем не менее, ни одна из этих моделей не воспроизводит полиморфизм ДНК, связанный с конформационным изменения в рибозных кольцах основной цепи. Эти изменения вносят существенный вклад в локальную подвижность ДНК и обеспечивают возможность перехода двойной спирали из B-формы в А-форму при взаимодействии с биологическими молекулами. В работе впервые предложена КЗ модель, учитывающая конформационную гибкость рибозы и позволяющая с одними и теми же потенциалами не только воспроизводить стабильные А- до В-формы ДНК, но и переходы между ними при изменении концентрации ионов.

    Рассматриваемая модель построена на основе численных молекулярно-динамических экспериментов с полноатомными потенциалами AMBER. Каждый нуклеотид ДНК моделируется 6 частицами, для которых получены потенциалы взаимодействия, при этом гибкость рибозы обеспечивается двумя специальными потенциалами, один из которых негармонический, а другой трехчастичный. Модель также включает в себя явное представление ионов в неявном растворителе и учитывает различное строение нуклеотидов. Предлагаемая КЗ позволяет моделировать протяженные молекулы ДНК и относительно быстро проверять физические гипотезы, в частности, связанные с большими механическими деформациями. Наличие зарядов на основаниях позволяет использовать модель для изучения ДНК-белковых взаимодействий, в том числе взаимодействий с КЗ-белками.

     Оригинальная статья:

   Kovaleva, N.A., Koroleva (Kikot), I.P., Mazo, M.A. et al. The “sugar” coarse-grained DNA model. J Mol Model 23, 66 (2017). [URL] [DOI]