Российские учёные выявили оптимальную модель воды для изучения ДНК

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.