RNA与DNA双链的粗粒化模拟

尽管RNA具有许多细胞功能，但人们对这些分子的动力学和热力学知之甚少。原则上，全原子分子动力学模拟可以研究这些问题，但受限于当前的计算机设施，这些模拟仅局限于小型RNA和短时间尺度。HiRe-RNA是最近提出的一种高分辨率RNA粗粒化模型，能够捕捉碱基配对和碱基堆叠等许多几何细节，可在较短的计算时间内将RNA分子折叠至接近天然的结构。此前该模型仅被应用于简单的发夹结构，在此我们将其应用于包含数十个核苷酸的双链，并展示了如何利用我们的模型以及副本交换分子动力学（REMD），从完全随机的构型中轻松预测出正确的双螺旋结构，并研究其解离曲线。为了展示我们模型的通用性，我们还展示了其在双链DNA分子中的应用。一种重构算法使我们能够从粗粒化模型中获得全原子结构。通过原子级分子动力学（MD），我们可以比较从低温副本的代表性结构出发与从实验结构出发的动力学，并展示两者在统计上是相同的，突显了粗粒化方法对结构化RNA和DNA的有效性。