El paisaje de energía libre de la pseudorotación en ácidos nucleicos 3'-5' y 2'-5' ligados

Área de la Ciencia:

• La bioquímica es la bioquímica.
• Biología Estructural Biología estructural.
• Química computacional es la química computacional.

Sus antecedentes:

• El anillo de furanosa en los ácidos nucleicos (ARN y ADN) adopta conformaciones específicas, principalmente C2′-endo y C3′-endo, cruciales para su estructura.
• Comprender el ciclo completo de pseudorotación y su paisaje asociado de energía libre en solución ha sido un desafío.

Objetivo del estudio:

• Desarrollar y validar un nuevo método de cálculo de la energía libre para las simulaciones de dinámica molecular (DM) de la pseudorotación del ácido nucleico.
• Para dilucidar el paisaje de energía libre y las vías de transición de las conformaciones de anillo de furanosa en ácidos nucleicos.

Principales métodos:

• Utilizó simulaciones de MD con parámetros de pseudorotación como variables colectivas para calcular superficies de energía libre.
• Se aplicó el método a la guanosina, la 2′-deoxiguanosina y un duplex estándar de ARN de forma A con enlaces 3′-5′ y 2′-5′.

Principales resultados:

• Mapeado con éxito el paisaje de energía libre de la pseudorrotación de ribosa, identificando conformadores estables y caminos de transición.
• Se observó el mínimo esperado de C3′-endo en el ARN estándar de forma A, pero un cambio a C2′-endo en el ARN con un enlace 2′-5′.
• Cuantificó la desestabilización energética (3 kcal/mol) de la conformación C3′-endo en el ARN ligado 2′-5′ debido a un enlace de hidrógeno alterado y al apilamiento de bases.

Conclusiones:

• El nuevo método basado en MD proporciona una visión sin precedentes de la dinámica de los anillos de furanosa de ácido nucleico.
• Los enlaces 2′-5′ alteran significativamente las preferencias conformacionales del ARN, favoreciendo el estado C2′-endo.
• Estos hallazgos sugieren que los enlaces 2′-5′ pueden expandir el repertorio conformacional de ARN plegados, influyendo potencialmente en su función.