分子动力学模拟再登顶刊（IF=18.72）

更多精彩请关注公众号：分子动力学

转录后修饰的核苷酸对RNA功能至关重要。腺嘌呤在N6位置的甲基化( m6A )是信使RNA中最普遍的化学修饰，在编码和非编码RNA中都能观察到。
m6A可以精细调节RNA与特定蛋白质的相互作用。此外，与其他化学修饰类似，它可以直接影响RNA的稳定性和结构动力学。
有趣的是，近期核磁共振( NMR )实验在配对和非配对m6A中都发现了syn/anti动力学，再现了N6甲基化对RNA构象动力学的影响。

分子动力学模拟在原子尺度上提供了结构动力学的途径，是补充NMR研究的理想工具。经典力场预测困难结构模型动力学的能力正在稳步提高。
然而，迄今为止，MD模拟在N6-甲基化RNA中的应用数量仍然有限。Aduri等人开发的m6A力场参数是以自下而上的方式确定的，并且与广泛用于RNA模拟的AMBER力场兼容。
最近发表的一些含有m6A的双链体的变性实验要求对力场参数进行更广泛的验证，理想的情况是直接在实验上拟合力场参数。
2022年8月3日，意大利国际高等研究院Giovanni Bussi教授发表论文（DOI：10.1021/acsentsci.2c00565），研究者通过使用炼金术自由能计算（AFECs）来验证和改进文献中介绍的参数。

然后，他们开发了一种重新加权技术，可以用来预测与一组不同电荷对应的结果，而不需要进行新的MD模拟。此外，研究者还扩展了最近引入的力场拟合策略，使其可用于炼金术模拟。
引入的方法允许训练六个电荷和一个二面势，以便定量地再现变性实验中的甲基化效应。由此产生的力场可用于正确描述syn和anti构象中的配对和非配对m6A。

在这项工作中，研究者使用MD模拟和一组实验数据拟合了m6A RNA残基的点电荷和单个扭转势修正。
1、在较小的数据集上的拟合
在第一次拟合中，研究者只采用了表1中的A1-A5数据集。假设每个数据点的实验误差都相等且为1 kJ/mol，则计算χ2误差。

图1报告了进行交叉验证的结果。也就是说，他们对整个实验数据集进行拟合，每次省略一个实验数据点，并报告左侧实验的平均误差。
随后，研究者在较新的数据集B1-B5上测试了用这个缩减的训练集得到的电荷，它没有包含在训练阶段。这组数据涉及5个近期发表的熔化实验，其中4个在双链中都有m6A发生。

2、对全部数据集的拟合
接下来，研究者使用表1中报告的完整数据集进行拟合。由于该数据集的误差变化较大，在此使用表1中报告的实验误差来计算χ2。
图2报告了进行交叉验证测试的结果。也就是，他们随机选择七个系统用于训练，并报告其余三个系统的平均χ2误差。这一次，A1系统也被允许从训练集中剔除。结果与较小的数据集得到的结果在质量上是一致的。

3、参数解释及离子强度依赖性
为了对获得的参数进行解释，研究者进行了一些额外的拟合。特别是他们调查了哪些电荷对执行与实验的一致性有重大影响。为此，他们在一次只对两个电荷加上扭转项进行拟合，考虑在拟合A和拟合AB中的电荷对有系统的正负ΔQ。
总体而言，结果表明拟合修正的主要贡献是通过使N1和H61更具有极性，同时利用η扭转势来控制syn/anti相对数量来增加Watson-Crick氢键的稳定性。

据研究者们所知，这是首次尝试根据大分子复合物的实验来调整生物分子力场的部分电荷。他们希望这种方法在未来可以被用来提高生物分子力场的能力，以便利用传统上以自下而上的方式得出的函数形式的一部分来配合实验观察。
值得注意的是，这里得出的m6A的参数可以正确地描述配对和非配对m6A的syn和anti构象，从而为使用分子模拟来定量研究N6甲基化对RNA结构动力学的影响开辟了道路。

分子动力学模拟再登顶刊（IF=18.72）相关推荐

分子动力学模拟之SETTLE约束算法
Python微信订餐小程序课程视频 https://edu.csdn.net/course/detail/36074 Python实战量化交易理财系统 https://edu.csdn.net/cou ...
基于Gromacs的蛋白水溶液分子动力学模拟
1. 检查结构文件有些结构文件存在少几个氢原子或者侧链的情况,所以先用spdbv软件打开结构文件,该软件可自动补加缺失的分子,用这个软件打开结构文件,再另存一下结构即可. Spdbv软件是windo ...
分子动力学模拟之基于自动微分的LINCS约束
Python微信订餐小程序课程视频 https://edu.csdn.net/course/detail/36074 Python实战量化交易理财系统 https://edu.csdn.net/cou ...
分子动力学模拟软件_机器学习模拟1亿原子：中美团队获2020「超算诺贝尔奖」戈登贝尔奖...
在前世界第一超算 Summit 上,研究人员在保持「从头算」精度的前提下成功模拟了 1 亿原子的运动轨迹,将超大系统的分子动力学模拟带进了一个新时代. 机器之心报道,作者:泽南.张倩.小舟. 有超算界 ...
vasp 模拟退火_【转】vasp的分子动力学模拟 - 第一原理 - 小木虫 - 学术科研互动社区...
vasp做分子动力学的好处,由于vasp是近些年开发的比较成熟的软件,在做电子scf速度方面有较好的优势. 缺点:可选系综太少. 尽管如此,对于大多数有关分子动力学的任务还是可以胜任的. 主要使用的系 ...
干货分享 | 分子对接与分子动力学模拟在药物研发中的应用
前言分子对接(Molecular docking)与分子动力学模拟(Molecular dynamics simulation)是计算生物学中重要的一部分,在生物学研究中不断发挥着重要的作用.分子对 ...
机器学习助推分子动力学模拟
今天介绍一篇文章,使用神经网络将分子动力学第一原理计算推进到新的尺度和精度.分子动力学模拟一般被用来揭示化学反应的微观物理过程,用于光合作用,新药寻找,纳米材料性质预测等等. 刘慈欣告诉我们,经典力学 ...
Gromacs分子动力学模拟流程概述
Gromacs分子动力学模拟主要可以分为以下几个步骤,不同的体系步骤可能略有不同. 在开始之前,先简单了解一下预平衡: 分子动力学模拟的最终目的是对体系进行抽样,然后计算体系的能量,各种化学键,成分分 ...
Amber小分子-蛋白复合体分子动力学模拟
Amber小分子-蛋白复合体分子动力学模拟以前经常用GROMACS进行分子动力学模拟,后来试了一下Amber后发现,在我当前配置的GPU资源上,果然还是Amber更快一些,GROMACS太吃CPU资 ...

分子动力学模拟再登顶刊（IF=18.72）

分子动力学模拟再登顶刊（IF=18.72）相关推荐

最新文章

热门文章