Nanomechanics of RNA and DNA structural motifs
Project goals
RNA and DNA motifs are recurrent structural building blocks found in biomolecular complexes. We propose to investigate their mechanical properties by applying novel theoretical approaches to atomic-resolution, explicit solvent molecular dynamics (MD) simulation data of selected RNA and DNA molecules. We will adopt a multiscale approach encompassing global structure, rigid bases and basepairs, and the atomic-resolution level. Unrestrained MD trajectories, as well as restrained simulations using umbrella sampling methodology, will be processed to extract time series of coordinates at different scales. These will be analyzed to obtain parameters for properly formulated mechanical models of the motifs. RNA non-helical motifs such as internal loops (notably C-loops), bulges, and three-way junctions will be studied. DNA double-helical motifs will include G-tracts and sequences with modified bases such as 5-methylcytosine and 8-oxoguanine. The results will help describe stiffness and flexibility of RNA and DNA motifs important in cellular processes, biophysics, and nanotechnology.
Keywords
RNA motifsRNA structureRNA flexibilityDNA structureDNA sequence-dependent deformabilitymolecular dynamics simulationsAmber
Public support
Provider
Czech Science Foundation
Programme
Standard projects
Call for proposals
Standardní projekty 18 (SGA0201400001)
Main participants
Ústav organické chemie a biochemie AV ČR, v. v. i.
Contest type
VS - Public tender
Contract ID
14-21893S
Alternative language
Project name in Czech
Nanomechanika strukturních motivů RNA a DNA
Annotation in Czech
RNA a DNA motivy jsou opakující se stavební bloky biomolekulárních struktur. Navrhujeme zkoumat jejich mechanické vlastnosti užitím nových teoretických přístupů a simulací atomistické molekulové dynamiky vybraných molekul RNA a DNA. Molekuly popíšeme na různých škálách (globální popis, úroveň tuhých bazí a párů bazí, atomové rozlišení). Ze simulací volných molekul i simulací s vnucenou deformací budou získány časové řady konformačních parametrů (souřadnic) na různých škálách. Z nich pak budou vypočteny parametry (materiálové konstanty) pečlivě formulovaných mechanických modelů. Z RNA motivů budou zkoumány např. vnitřní smyčky (jmenovitě C-smyčky), včetně jednostranných, a trojcestná spojení. Dvoušroubovicové motivy DNA zahrnou G-trakty a sekvence s modifikovanými bázemi (5-methylcytosin, 8-oxoguanin). Výsledky pomohou popsat tuhost a flexibilitu RNA a DNA motivů, která je důležitá v buněčných procesech, biofyzice a nanotechnologii.
Scientific branches
Completed project evaluation
Provider evaluation
V - Vynikající výsledky projektu (s mezinárodním významem atd.)
Project results evaluation
The project was focused on investigating elastic properties of DNA (A-tracts, DNA with oxidative damage) and RNA (internal loops) structural elements important in biology and for artificial nanostructure design using theoretical and computational methods. The project also focused on allosteric effects in DNA. The research team published 10 articles in international impacted journals.
Solution timeline
Realization period - beginning
Jan 1, 2014
Realization period - end
Dec 31, 2016
Project status
U - Finished project
Latest support payment
Apr 5, 2016
Data delivery to CEP
Confidentiality
S - Úplné a pravdivé údaje o projektu nepodléhají ochraně podle zvláštních právních předpisů
Data delivery code
CEP17-GA0-GA-U/03:1
Data delivery date
Jun 28, 2017
Finance
Total approved costs
2,668 thou. CZK
Public financial support
2,668 thou. CZK
Other public sources
0 thou. CZK
Non public and foreign sources
0 thou. CZK
Basic information
Recognised costs
2 668 CZK thou.
Public support
2 668 CZK thou.
100%
Provider
Czech Science Foundation
CEP
BO - Biophysics
Solution period
01. 01. 2014 - 31. 12. 2016