生物分子的结构可以揭示其功能和与周围环境的相互作用。DNA的双螺旋结构及其对遗传信息传递过程的影响形成了一个明显的例子。在一项新的研究SISSA——师范学校国际米兰Superiore di某Avanzati,发表在核酸研究,实验数据结合的分子动力学计算机模拟研究RNA片段的构象参与蛋白质合成及其依赖盐溶液中。这项研究为生物分子在生理环境中的结构提供了一种高分辨率定义的新方法。

SISSA的物理学家Giovanni Bussi解释说:“x射线晶体学用于发现DNA的双螺旋构象，仍然是研究生物分子结构的最常用技术之一。”“这项技术使我们能够以固态晶体形式重建分子的图像。然而，这产生了一个静态的结构视图，可能不符合在水自然环境中通常发现生物分子的假设。”

这就是为什么研究人员在过去十年中开始使用小角度x射线散射(SAXS)技术来研究RNA分子，这种分子可以具有高度动态的结构。该方法可直接用于重现生理环境的水溶液中。此外，可以修改溶液的组成，以研究分子如何适应不同的条件。然而，不幸的是，SAXS的分辨率有限，只有纳米级。因此，SISSA的研究人员Giovanni Bussi和Mattia Bernetti决定通过“计算显微镜”来增强SAXS，将其与分子动力学模拟相结合，允许在原子水平上进行分子结构的计算机重建。

“我们研究了参与蛋白质合成的核糖体RNA片段，”研究人员解释说。“我们使用了由圣路易斯华盛顿大学医学院的Kathleen B. Hall提供的SAXS数据，这些数据来自包含不同盐混合物的水溶液，并将它们与分子动力学模拟相结合。通过这种方法，我们发现了两种不同构象的存在:一种对蛋白质合成过程更紧凑和功能更强大，另一种更广泛，证实了RNA的动态性质。特别是，我们注意到一种结构对另一种结构的流行程度如何随着溶解在溶液中的盐的变化而变化，进一步强调了在尽可能类似于细胞的环境中研究这些分子的重要性。”

Bernetti和Bussi认为，发表在《核酸研究》杂志上的研究结果具有超越具体案例的意义，并指出了一种具有两个优势的创新方法:“在这项工作中，我们结合分子动力学模拟和SAXS实验数据，获得了RNA生物分子的高分辨率结构。这是一种有用的方法，从两个方面来说:一方面，它允许将细节添加到SAXS实验数据中，这实际上提供了一个非常近似的视图;另一方面，如果模拟中使用的模型不够精确，它允许分子动力学的结果得到修正。”

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Mattia Bernetti的采访视频可在https://youtu.be/jvEAgSjgm4c上找到