Comparação de diferentes campos de força na descrição conformacional de siRNAs

Abstract

siRNAs são pequenos RNAs de interferência de cadeia dupla que podem silenciar a expressão de genes específicos pós-transcricionalmente. A despeito de suas importantes funções biológicas, poucos estudos vêm se dedicando a abordá-los sob a perspectiva atomística. Com relação às técnicas computacionais, existem ainda poucas informações sobre a confiabilidade das predições in silico realizadas com estas pequenas moléculas de RNA de fitadupla. Neste contexto, o presente trabalho compara os campos de força AMBER, CHARMM e GROMOS na descrição conformacional de siRNAs livres e complexados a proteína p19, através de simulações por dinâmica molecular. Destes, AMBER e CHARMM mantiveram a conformação molecular dos siRNAs similar à geometria cristalográfica, enquanto o GROMOS introduziu uma série de distorções, conforme descrito previamente para a molécula de DNA (RICCI ET AL., 2010). De forma geral, a complexação à p19 promoveu um aumento na rigidez dos siRNAs. Em contrapartida, os problemas apresentados pelo GROMOS foram extensos, incluindo abertura da dupla-hélice e perda do pareamento, possivelmente através de problemas nos ângulos torcionais descritores do esqueleto conformacional dos siRNAs. Assim, os dados obtidos apontam para AMBER e CHARMM como os principais campos de força para simulações de pequenos RNAs. Por outro lado, observamos potenciais pontos de partida para melhoria do GROMOS na descrição de ácidos nucleicos, o que permitiria simulações cobrindo escalas de tempo maiores em máquinas de custos menores.

The small interfering RNA (siRNA), which are small pieces of double-stranded RNA, can silence the expression of specific genes at the post-transcriptional level. While such molecules have an important biological function, only few studies have been dedicated to approach them under the atomistic perspective. Regarding the computational techniques, there is little information on the reliability of in silico predictions performed with these small double-strands RNA molecules. In this context, the current work intends to compare AMBER, CHARMM and GROMOS force fields on the conformational description of p19 protein complexed and uncomplexed siRNAs under molecular dynamics simulations. AMBER and CHARMM force fields behaved similarly to the crystallographic geometry, while GROMOS force field shows a series of distortions, as previously described in DNA simulations (RICCI ET AL., 2010). When complexed to p19, the dynamics of the siRNA demonstrated an increase in its rigidity. On the other hand, the problems presented on GROMOS force field were extensive, including opening of double strands, and loss of base pairing, possibly due to problems with backbone torsional angles of siRNAs. Thus, the obtained data points to AMBER and CHARMM as the main force fields for simulations of small RNAs. Moreover, we observed potential starting points for improving the GROMOS force field on the nucleic acids description, allowing simulations covering longer time scales at lower cost machines.