Correcciones Empíricas al Campo de Fuerza de ARN AMBER con Metadinámicas Objetivo

El estudio computacional de las transiciones conformacionales en ácidos nucleicos todavía enfrenta muchos desafíos. Por ejemplo, en el caso de los tetranucleótidos de ARN de cadena sencilla, el acuerdo entre simulaciones y experimentos no es satisfactorio debido a inexactitudes en los campos de fuerza comúnmente utilizados en simulaciones de dinámica molecular. Aquí utilizamos datos experimentales recolectados de estructuras de rayos X de alta resolución para intentar mejorar la última versión del campo de fuerza AMBER. Se utiliza un algoritmo de metadinámica modificado para calcular potenciales de corrección diseñados para hacer cumplir distribuciones experimentales de ángulos de torsión de la cadena principal. Las simulaciones de intercambio de réplicas de tetranucleótidos que incluyen estos potenciales de corrección muestran un acuerdo significativamente mejor con experimentos independientes en solución para los oligonucleótidos que contienen bases de pirimidina. Aunque las correcciones propuestas no parecen ser portables a sistemas de ARN genéricos, las simulaciones revelaron la importancia de los ángulos de la cadena principal α y ζ para la modulación del conjunto conformacional de ARN. El protocolo de corrección presentado aquí sugiere un procedimiento sistemático para el refinamiento de campos de fuerza.