上海交大陈海峰课题组在RNA分子力场研究中取得重要进展

　　

近日，上海交通大学生命科学技术学院陈海峰教授课题组在《J. Chem. Theory Comput.》在线发表名为Excited-Ground State Transition of RNA Strand Slippage Mechanism Captured by Base-specific Force Field的研究成果，该研究为个性化精准RNA分子力场开发及RNA动态构象转换机制提出了重要参考。上海交通大学生命科学技术学院博士生李政新与本科生宋歌、朱骏杰为文章共同第一作者，生命科学技术学院陈海峰教授为通讯作者，上海交通大学生命科学技术学院生物信息学与生物统计学系为该文章第一通讯单位。

图1. AU、GC沃森-克里克配对及GU非沃森-克里克配对的能量扫描及校正

RNA动态构象系综是其发挥转录、翻译、催化等多种多样的生理功能的基础，当前实验方法难以精准解析，因此分子动力学模拟成为了重要研究手段。分子力场决定了分子动力学模拟的精度，然而现有RNA分子力场存在诸多不足。此前陈海峰课题组已开发多种改进RNA分子力场，本次研究提出的BSFF2是在此前BSFF1研究基础上进一步优化主链结构同时引入二级结构配对能量校正项（图1），从而更为精准的捕获RNA动态构象信息。

经过验证，BSFF2力场能够精确模拟四核苷酸、短单链、双链、突起等多种常见RNA motif体系，同时在tetraloop从头折叠、碱基配对重组、链滑动等模拟上展现了极高效率，能够捕获r(G4C2)重复元件的链滑动分子细节及其机制（图2），为解析与之密切相关的渐冻症等神经退行性疾病提供了有效研究手段，对于靶向RNA药物及RNA疗法开发具备重要研究价值。

图2. BSFF2力场模拟捕获r(G4C2)重复元件的链滑动

该研究获得上海交通大学超算中心、国家自然科学基金面上项目（21977068 和32171242）、国家重点研发计划（2023YFF1205102和2020YFA0907700）、中央高校基本科研业务费专项资金（YG2023LC03）以及福州大学贵重仪器设备开放测试基金（2024T022）资助。

论文链接：https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acs.jctc.4c00497

作者：

生命科学技术学院

供稿单位：

生命科学技术学院