Abstract
One of the major problems of molecular biology is studying the underlying principles of chromatin work. This problem is associated with understanding the processes of epigenetic regulation of gene expression, DNA repair, and heredity mechanisms. The basic unit of chromatin organization is the nucleosome, which consists of DNA and histone proteins. For a long time, the nucleosome structure obtained by X-ray crystallography was considered as the ultimate and main conformational state of nucleosomes; however, more and more experimental data indicate that chromatin functions depend on the conformational polymorphism and dynamics of nucleosomes. Nevertheless, there is no detailed understanding of the conformational dynamics of nucleosomes at the atomistic level. In this study, we have addressed this problem using molecular dynamics simulations of the nucleosome in an explicit solvent. We have investigated the dynamics of the nucleosome on a 500-ns time interval, performed covariance analysis of the trajectory of molecular dynamics of the system with subsequent analysis of the derived collective motions, studied the distribution of water molecules in the system, and assumed the role of intranucleosomal water.
Highlights
При описании структуры хроматина принято использовать следующие термины: ядро нуклеосомной частицы — комплекс из восьми гистонов и 145—147 п.н
This problem is associated with understanding the processes of epigenetic regulation of gene expression
which consists of DNA and histone proteins
Summary
Для проведения исследований использовалось силовое поле AMBER99SB-BSC0 [13, 14]. Модель была создана на основании кристаллической структуры, взятой из банка PDB с индексом 1KX5 [15]. Использовались ионы натрия и хлора в концентрации 150 мМ, концентрация ионов рассчитывалась как количество ионов к объему растворителя, а не к объему расчетной ячейки. Так как в силу малых размеров моделируемой системы, сама молекула занимает значительный объем ячейки. Для того чтобы избежать чрезмерного перемещения нуклеосомы в пространстве, на Сa атомы аминокислот гистона H3 накладывался дополнительный гармонический потенциал, возвращающий их начальное положение. Для того чтобы избежать краевых эффектов, использовались периодические граничные условия. Для термостатирования расчетной ячейки применялся модифицированный термостат Берендсена со стохастической прибавкой [18], вода и макромолекула термостатировались раздельно. Для исследования крупномасштабных скоррелированных движений нуклеосомы использовался метод ковариационного анализа, а также метод расчета наименьшего среднеквадратичного отклонения структуры по траектории (RMSD). Обработка траекторий производилась при помощи встроенных в пакет Gromacs утилит и собственных исполняемых файлов, написанных на языках Python и TCL на вычислительных кластерах кафедры биоинженерии. Для визуализации траекторий и моделей применялась программа VMD 1.9.1. [22]
Sign-in/Register to view highlights & summary Sign-in/Register to access full text options 
Talk to us
Join us for a 30 min session where you can share your feedback and ask us any queries you have
Schedule a callDisclaimer: All third-party content on this website/platform is and will remain the property of their respective owners and is provided on "as is" basis without any warranties, express or implied. Use of third-party content does not indicate any affiliation, sponsorship with or endorsement by them. Any references to third-party content is to identify the corresponding services and shall be considered fair use under The CopyrightLaw.
