Это интересно

Какая вода лучше всего подходит для ДНК: новое исследование

Какая вода лучше всего подходит для ДНК: новое исследование

Наука Физика 16.11.2021, 12:32 Какая вода лучше всего подходит для ДНК: новое исследование Ученые из МФТИ совместно с коллегами из Сколково и Вирджинии (США) сравнили модельное распределение натрия и калия в разных растворах вокруг ДНК с экспериментами. Моделирования с разными моделями воды повторяли разные экспериментальные данные лучше других. Модели воды отличаются взаимным расположением и величиной зарядов, иллюстрирующих молекулу воды.

Какая вода лучше всего подходит для ДНК: новое исследование

Василий Макаров редакция Тэги: Исследование Вода ДНК

Какая вода лучше всего подходит для ДНК: новое исследование

Полученные результаты помогут точнее моделировать поведение ДНК, в том числе для разработки возможных лекарств от рака

РЕКЛАМА – ПРОДОЛЖЕНИЕ НИЖЕ

Клетка в течение своей жизни использует записанную в ДНК информацию для синтеза необходимых для жизни белков и РНК. В клетках животных и человека ДНК свернута в хромосомы, которые находятся в ядре, где концентрация калия значительно превышает концентрацию натрия. В то же время экспериментальные растворы, в которых содержится ДНК, обычно содержат хлорид натрия, что отличает их от природной среды хранения ДНК. Это может повлиять на результаты экспериментов и отдалить их от реальности. В клетке ионы, окружающие ДНК, необходимы для стабилизации ее структуры. Обе нити ДНК несут на себе большой отрицательный заряд, из-за которого в отсутствие ионов и воды нити молекулы могут разъединиться. Экранирование заряда молекулами воды и ионами не позволяет нитям оттолкнуться друг от друга. Взаимодействие нитей ДНК друг с другом регулируется распределением ионов вокруг ДНК. Также для правильного функционирования ДНК и РНК часто необходимо связывание иона натрия или калия в специфичном кармане между нуклеотидами. Например, структура из четырех нуклеотидов — G-квартет (рисунок 1) стабилизируется ионом калия в центре. G-квартет играет важную роль в развитии рака. Возможно, воздействие на него поможет приблизиться к излечению некоторых онкологических заболеваний.

РЕКЛАМА – ПРОДОЛЖЕНИЕ НИЖЕ РЕКЛАМА – ПРОДОЛЖЕНИЕ НИЖЕ

Несколько G-квартетов составляют G-квадруплекс

Несколько G-квартетов составляют G-квадруплекс Molecules

Для исследования взаимодействий ионов с ДНК хорошо подходит моделирование методом молекулярной динамики. Оно позволяет вычислять зависимости координат атомов от времени. На скорости движения ионов и атомов ДНК влияют используемая в симуляции модель воды и параметры ионов. Для точного моделирования критически важно подобрать верные параметры составляющих системы. Работа опубликована в журнале Journal of Chemical Theory and Computation.

РЕКЛАМА – ПРОДОЛЖЕНИЕ НИЖЕ

Авторы сделали симуляции ДНК в растворах хлоридов натрия и калия с использованием четырех наиболее широко применяемых комбинаций моделей воды и ионов. Ученые вычислили зависимости концентрации ионов натрия и калия от расстояния до оси ДНК (рисунок 2) и сравнили их между собой. Также некоторые детали распределений удалось сравнить с имеющимися экспериментальными результатами. Оказалось, что при использовании одной из моделей воды ионы калия связывались с ДНК в специфических сайтах гораздо лучше, чем в остальных симуляциях, что соответствует экспериментальным наблюдениям. Однако в симуляциях с этой моделью воды ионы натрия притягивались к ДНК в слишком больших количествах. Модель OPC (optimal point charge) с одним из наборов параметров ионов показала удовлетворительное связывание калия с ДНК и нужное количество сконденсированного на ДНК натрия. Она может быть использована как компромиссный вариант.

РЕКЛАМА – ПРОДОЛЖЕНИЕ НИЖЕ РЕКЛАМА – ПРОДОЛЖЕНИЕ НИЖЕ

Какая вода лучше всего подходит для ДНК: новое исследование

Вычисленные зависимости концентрации ионов от расстояния до оси ДНК в симуляциях с использованием разных моделей воды Journal of Chemical Theory and Computation

«Наше сравнение подчеркивает одну из основных проблем молекулярного моделирования ДНК — сложность подбора модели воды и параметров ионов моделируемой системы. Мы надеемся, что полученные результаты помогут научному сообществу получать более точные результаты при моделировании ДНК. Также мы выявили некоторые различия во взаимодействии ионов натрия и калия с ДНК. Замена натрия на калий в экспериментальных растворах может сделать получаемые результаты гораздо более применимыми в индустрии», — рассказал Егор Колесников, аспирант МФТИ.
Материал предоставлен пресс-службой МФТИ

Источник

Автор: Влад Кулиев
16.11.2021 (18:58)

Популярные новости

Информер новостей
Расширение для Google Chrome
Пишите нам

Редакция: contact@supreme2.ru

Реклама: adv@supreme2.ru

Зеленые технологии

Лента новостей

Все права защищены © 2005-2021

"Supreme2.Ru" - новости для гиков

Контакты  | Policy  | Map Index

Использование любых материалов, размещенных на сайте, разрешается при условии ссылки на Supreme2.Ru. Для интернет-изданий - обязательна прямая открытая для поисковых систем гиперссылка. Ссылка должна быть размещена в независимости от полного либо частичного использования материалов. Материалы в рубрике "Новости партнеров" публикуются на правах рекламы.