Определена наилучшая модель воды для расчетов взаимодействия ДНК с содержащим ее раствором
Ученые из МФТИ, Сколково и Технического Университета Вирджинии (США) провели численное моделирование взаимодействия ДНК с растворами натрия и калия.
Были использованы четыре наиболее широко применяемых комбинаций моделей воды и ионов.
Оказалось, что при использовании одной из моделей воды ионы калия связывались с ДНК в специфических сайтах гораздо лучше, чем в остальных расчетных моделях, что соответствует экспериментальным наблюдениям. Однако в этой модели к ДНК притягивалось слишком много ионов натрия.
Другой набор параметров показал удовлетворительное связывание калия с ДНК и нужное количество сконденсированного на ДНК натрия. Эта модель может быть использована как компромиссный вариант.
Взаимодействие ионов раствора с ДНК моделировалось методом молекулярной динамики, который позволяет вычислять зависимости координат атомов от времени. Используемая модель воды и конкретные параметры раствора влияют на результаты расчетов, поэтому важно их правильно подбирать.
Окружающий раствор критически влияет стабильность ДНК. Каждая нить ДНК несет большой отрицательный заряд, и положительно заряженные ионы раствора не позволяют нитям оттолкнуться друг от друга и разъединиться.
Для правильного функционирования ДНК и РНК часто необходимо связывание иона натрия или калия в специфичном «кармане» между нуклеотидами.
В ядре клетки, где находятся нити ДНК, концентрация калия значительно превышает концентрацию натрия. Однако в экспериментах обычно используют растворы с хлоридом натрия, отличающиеся от природной среды хранения ДНК. Это может влиять на результаты экспериментов.