밀집된 환경에 존재하는 RNA tetraloop 조각의 분자동력학 시뮬레이션 연구 = Molecular dynamics study on RNA tetraloop fragment in confined system

국문 초록 (Abstract)

이번 연구에서는 서열이 r(GC[GCAA]GC)로 테트라루프를 가지는 RNA motif가 존재하는 수용액을 대상으로하여, 활동 공간에 제한이 생기도록 계를 설정한 후 REMD 모의실험을 진행하였다. 단순히 좁은 공간을 설정하여 진행한 것이 아니라, 이번 연구에서는 RNA를 가두는 입자를 설정하여 입자에 의한 상호작용까지 고려를 하여 계를 완성하였다. 공간의 제약은 RNA를 구속하는 역할을 하는 소수성 물질인 아르곤 입자로 이루어진 내벽까지 2.5Å, 4.5Å, 7.5Å의 3가지 크기로 구현하였으며, REMD 모의실험은 280 K부터 500 K 까지 20~29개의 replica를 이용하여 총 300 ns까지 진행하였다. 이후 결과의 해석에는 후반 200 ns의 결과만을 취급하였다.
결과적으로 공간의 극심한 제약은 직접적으로 RNA가 가질 수 있는 구조의 다양성에 한계를 가져옴으로써 접힌 구조가 보다 잘 유지가 되었다. 그보다 큰 제약들에서는 좀 더 다양한 구조가 나타났지만, RNA와 이를 가두는 소수성 물질과의 상호작용에 의해 접히는 과정에 영향이 미쳐 변성된 구조가 나타났다. 이 공간이 좀 더 커지면서는 RNA가 소수성 물질과 상호작용 하는 것이 적어지고, 용매와 상호작용 하는 효과가 커져 다시 접힌 구조를 잘 유지하는 것으로 보인다.

다국어 초록 (Multilingual Abstract)

In this study, REMD simulations were performed after setting the system that space confines aqueous solution containing RNA motif which has tetra-loop with r(GC[GCAA]GC) sequence. Instead of simply setting a narrow space, the system consists with the particles that hold the RNA and others considered the interaction by confiners. The confinement was realized in three sizes of 2.5 Å, 4.5 Å and 7.5 Å, which is the inner wall made of argon, which are hydrophobic particles that confine the RNA and others. The REMD simulations were carried out from 280 K to 500 K with 20 to 29 replica. The results of last 100 ns in total 300 ns were used for analysis.
As a result, the extreme confinement keeps the folded structure of RNA by directly imposing limits on the variety of structures that it can have. In the more less confinement, more diverse structures were shown, specially misfolded structures were appeared in the folding process, due to the interaction by hydrophobic particles in RNA
was placed. As this cavity larger, the RNA is less likely to interact with hydrophobic
particles, and the interaction with the solvent increases, which seems to keep the folded
structure well.

목차 (Table of Contents)

• 제 1장 서 론 1
• 1.1 연구배경 1
• 1.2 안정한 헤어핀 루프를 가지는 RNA 2
• 제 2장 모의실험 방법 5
• 2.1 분자동력학 모의실험의 응용 5
• 2.2 모의실험 결과에 대한 분석방법 9
• 2.3 모의실험 과정 10
• 제 3장 결과 및 고찰 18
• 3.1 REMD 모의실험의 수렴 18
• 3.2 RNA 의 구조적 특성 22
• 3.3 구속하는 공간별 접힘의 양상 32
• 제 4장 결론 33
• Reference 35
• Abstract 39