Модифицированная версия силового поля Корнелла и соавт. с улучшенным описанием конформационных фаз сахарного кольца и шага спирали

Мы изучили несколько тонких изменений параметров силового поля Корнелла и соавт., которое хорошо воспроизводит свойства нуклеиновых кислот, однако, по-видимому, несколько занижает фазу псевдовращения сахарного кольца C2′-endo и число пар оснований на виток B-ДНК. Добавление одного члена V2, включающего атомы C(sp3)-O-(sp3)-C(sp3)-N(sp2), позволило почти идеально согласовать фазу псевдовращения сахара C2′-endo с результатами расчётов ab initio (W ≈ 162°). Это согласуется с аномерным эффектом: неподелённые электронные пары кислорода преимущественно ориентированы относительно электроноакцепторного атома азота. Кроме того, высокоточные расчёты ab initio целых нуклеозидов — в отличие от расчётов небольших модельных систем, которыми в 1994–1995 годах приходилось ограничиваться из-за недостаточной вычислительной мощности, — позволили улучшить торсионный потенциал угла χ в нуклеиновых кислотах. Наконец, торсионный потенциал V2 для фрагмента O(sp3)-C(sp3)-C(sp3)-O(sp3) был эмпирически скорректирован для воспроизведения рассчитанной ab initio относительной энергии нуклеозидов C2′-endo и C3′-endo. Эти изменения проверили в ходе моделирования методом молекулярной динамики мононуклеозидов для оценки доли различных конформаций сахарного кольца, а также двойных спиралей ДНК и РНК для оценки спиральных и последовательностно-зависимых структурных свойств. В обоих случаях модифицированное силовое поле обеспечило лучшее соответствие экспериментальным данным.