SimRNAを用いた3次元RNA構造のモデリング

Modeling of Three-Dimensional RNA Structures Using SimRNA.

• Tomasz K Wirecki
• Chandran Nithin
• Sunandan Mukherjee
• Janusz M Bujnicki
• Michał J Boniecki

抄録

リボ核酸（RNA）の分子は、すべての生体細胞において様々な重要な役割を果たしています。その生物学的機能は、その構造とダイナミクスに依存していますが、実験的に決定することは困難ですが、RNAの配列に基づいて理論的に推論することは可能です。SimRNAは、RNAの立体構造形成を分子シミュレーションする計算手法の一つです。現在のバージョンのSimRNA(3.22)では、50〜70ヌクレオチド程度の大きさのRNA分子の基本的なトポロジーを、配列のみから予測することができます。ユーザーは、二次構造、対となる原子-原子間距離、原子の位置など、さまざまな種類の拘束を指定することができます。SimRNAは、複数のRNA鎖で構成されるシステムの研究にも使用できます。SimRNAは折り畳みシミュレーション手法であるため、折り畳み経路を調べることができ、エネルギーランドスケープの近似的なビューを得ることができます。

The molecules of the ribonucleic acid (RNA) perform a variety of vital roles in all living cells. Their biological function depends on their structure and dynamics, both of which are difficult to experimentally determine but can be theoretically inferred based on the RNA sequence. SimRNA is one of the computational methods for molecular simulations of RNA 3D structure formation. The method is based on a simplified (coarse-grained) representation of nucleotide chains, a statistically derived model of interactions (statistical potential), and the Monte Carlo method as a conformational sampling scheme.The current version of SimRNA (3.22) is able to predict basic topologies of RNA molecules with sizes up to about 50-70 nucleotides, based on their sequences only, and larger molecules if supplied with appropriate distance restraints. The user can specify various types of restraints, including secondary structure, pairwise atom-atom distances, and positions of atoms. SimRNA can be also used for studying systems composed of several chains of RNA. SimRNA is a folding simulations method, thus it allows for examining folding pathways, getting an approximate view of the energy landscapes.