О проекте

В настоящее время признано, что ряд важных экспериментально изученных процессов, протекающих в молекуле ДНК, таких, как первоначальный разрыв связей между комплементарными основаниями, рост петель и A?B конформационные переходы не может быть адекватно понят и теоретически описан без учета существенно нелинейных эффектов. Исследование таких эффектов необходимо для понимания основных (информационных) функций ДНК. Одной из характерных черт вышеупомянутых процессов является их кооперативность, поэтому основная цель проекта состоит в выяснении молекулярных механизмов, лежащих в основе этих кооперативных эффектов. Для достижения этой цели необходимо разработать соответствующие теоретические методы и модели. Моделирование на основе полно-атомного описания позволяет, в принципе, получить достаточно полный объем информации о структуре и динамике ДНК, но оно непригодно для наших целей из-за очень большого числа степеней свободы, которые учитываются при таком описании. С другой стороны, огрубленное описание, существенно упрощает проблему, но существующие крупнозернистые модели ДНК не позволяют провести адекватный теоретический анализ структурных трансформаций, ответственных за перечисленные выше процессы. Это связано с тем, что обычные аналитические подходы применимы лишь для весьма упрощенных одно- и двухкомпонентных моделей ДНК. Поэтому есть необходимость в построении новых крупнозернистых моделей, которые должны учитывать основные структурные и динамические особенности ДНК. Для решения этой задачи наш коллектив, состоящий из специалистов различных специальностей, предлагает разработать новую трехмерную крупнозернистую модель, которая сможет полностью учесть основные нелинейные эффекты при деформации ДНК. Одной из ключевых особенностей этой модели является то, что она позволит получить достаточно полное аналитическое описание, которое очень важно для изучения фундаментальной природы рассматриваемых явлений и обеспечит надежную отправную точку для молекулярно-динамического исследования. При построении модели будет активно использоваться полно-атомное молекулярно-динамическое моделирование и имеющиеся экспериментальные данные. Предполагается использовать как опыт российского коллектива в области нелинейной динамики и моделирования на основе крупнозернистого описания, так и опыт американского коллектива в разработке и использовании моделей на основе полно-атомного описания ДНК и анализа её энергетических параметров. Статистический анализ и расчет энергетических параметров полно-атомных конформаций ДНК даст возможность существенно улучшить крупнозернистое описание молекулы ДНК и приблизиться к пониманию её свойств. Использование новых вычислительных методов позволит дополнить имеющиеся экспериментальные данные о происхождении и физической природе структурных перестроек двойной спирали ДНК, имеющих важное биологическое значение. Это исследование также представляет самостоятельный интерес для специалистов в области молекулярной биофизики, поскольку оно предлагает новый подход к исследованию фундаментальных свойств молекулы ДНК.

Блог

Нет активных обсуждений