Ученые совершили прорыв в компьютерном моделировании сворачивания РНК

Исследователи из Токийского университета науки совершили значительный прорыв в компьютерном моделировании процесса сворачивания молекул РНК. Используя современные вычислительные методы, ученые смогли точно предсказать трехмерные структуры сложных РНК-шпилек.

Сравнение смоделированных и экспериментально определенных структур РНК-шпилек. Автор: доцент Тадаси Андо / Токийский университет науки, Япония

Доцент Тадаси Андо провел масштабное исследование, применив молекулярно-динамическое моделирование с использованием передового силового поля DESRES-RNA и неявной модели раствора GB-neck2. Эта комбинация позволила значительно ускорить вычисления по сравнению с традиционными методами.

В исследовании протестировали 26 различных РНК-шпилек длиной от 10 до 36 нуклеотидов, включая структуры с булжами и внутренними петлями. Все моделирования начинались с полностью развернутых конформаций.

Результаты показали высокую точность предсказания: 23 из 26 молекул успешно свернулись в ожидаемые структуры. Для 18 более простых шпилек точность была исключительной — среднеквадратичное отклонение (RMSD) составило менее 2 Å для стебля и менее 5 Å для всей молекулы.

Парные основания и упрощенная структура смоделированных РНК-шпилек. Автор: доцент Тадаси Андо / Токийский университет науки, Япония

«Предыдущие исследования сообщали лишь о двух-трех примерах сворачивания простых шпилечных структур длиной примерно 10 остатков, тогда как это исследование охватывает структуры гораздо большего масштаба и сложности», — подчеркивает доктор Андо.

Хотя стеблевые области показали высокую точность, петлевые регионы были менее точными (RMSD около 4 Å), что указывает на необходимость дальнейшей оптимизации параметров модели раствора.

Это достижение открывает новые возможности для разработки РНК-терапевтических средств и лекарственных препаратов, нацеленных на РНК, что может привести к новым методам лечения генетических заболеваний, вирусных инфекций и некоторых видов рака.

РНК-терапевтика — одно из самых перспективных направлений современной медицины, включающее мРНК-вакцины (как против COVID-19) и препараты на основе малых интерферирующих РНК (siRNA). Точное предсказание структуры РНК критически важно для создания эффективных и безопасных лекарств.