При изучении ДНК в лабораториях обычно используются экспериментальные растворы с хлоридом натрия, что отличается от естественной среды хранения ДНК. Это может повлиять на конечный результат исследования, его соотношение с реальностью. Специалисты из МФТИ совместно с коллегами из Сколково и Вирджинии сравнили различные модели воды, применяемые в исследованиях ДНК. Результаты помогут достичь большей точности моделирования поведения ДНК, что актуально при разработке препаратов.
При рассмотрении поведения ДНК критически важным является точное моделирование, зависящее от модели воды, в которую помещаются ДНК в лаборатории. От этой модели (в частности, от параметров её ионов) зависят скорости движения ионов и атомов ДНК. Правильно подобранная модель жидкости позволяет вычислять зависимости координат атомов от времени.
В ходе исследования российские учёные и их американские коллеги создали симуляции ДНК в растворах хлоридов натрия и калия, использовав при этом четыре широко применяемых комбинации моделей воды и ионов. В процессе были установлены зависимости концентрации калия и натрия от расстояния до оси ДНК. Эти зависимости затем были сравнены друг с другом.
Как оказалось, при использовании одной из моделей воды ионы калия связываются с ДНК в специфических участках лучше, чем в других симуляциях, и это подтверждается экспериментальными наблюдениями. Однако в этой модели ионы калия притягиваются к ДНК в слишком больших количествах. Как отметили учёные, в качестве наиболее оптимального варианта при изучении поведения ДНК может использоваться модель OPC (optimal point charge). Она позволяет ДНК притягивать к себе удовлетворительное число ионов калия и нужное количество ионов натрия.
«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», — отмечает Егор Колесников, аспирант МФТИ.Это новость от журнала ММ «Машины и механизмы». Не знаете такого? Приглашаем прямо сейчас познакомиться с этим удивительным журналом.