Dinámicas Estructurales del ARN Capturadas por Simulaciones Moleculares: Una Visión General Integral

Con funciones tanto catalíticas como genéticas, el ácido ribonucleico (ARN) es quizás la especie química más pluripotente en biología molecular, y sus funciones están íntimamente ligadas a su estructura y dinámica. Las simulaciones por computadora, y en particular la dinámica molecular atomística (MD), permiten investigar la dinámica estructural de sistemas biomoleculares con una resolución temporal y espacial sin precedentes. Aquí proporcionamos una visión general integral del campo de rápida evolución de las simulaciones MD de moléculas de ARN. Comenzamos con una cobertura evaluativa en profundidad de los desafíos metodológicos más fundamentales que sientan la base para el desarrollo futuro del campo, en particular, los desarrollos actuales y las limitaciones físicas inherentes de los campos de fuerza atomísticos y los avances recientes en un amplio espectro de métodos de muestreo mejorados. También examinamos el campo estrechamente relacionado de la modelación de ARN a granel. Después de abordar los aspectos metodológicos, ofrecemos una visión exhaustiva de la literatura disponible sobre simulaciones de ARN, que abarca desde estudios de los oligonucleótidos de ARN más pequeños hasta investigaciones de todo el ribosoma. Nuestra revisión incluye tetranucleótidos, tetralopos, una serie de pequeños motivos de ARN, ARN en hélice A, complejos de bucle de beso, el elemento TAR de ARN, el centro de decodificación y otras regiones importantes del ribosoma, así como otros sistemas variados. Se dedican secciones extensas a interacciones ARN-ion, ribozimas, riboswitches y complejos proteína/ARN. Nuestra visión está escrita para una audiencia lo más amplia posible, con el objetivo de proporcionar un puente interdisciplinario muy necesario entre la computación y el experimento, junto con una perspectiva sobre el futuro del campo.