University at Albnay, SUNY, Albany,

University at Albnay, SUNY, Albany, NY, USA.
Non-equilibrium thermodynamics is indispensible in studying mechanical unfolding
of single RNA molecules. In a typical experiment, single RNA molecules
are pulled and relaxed at fast loading/unloading rate that structure
transitions occur under non-equilibrium. Work dissipation is reflected by hysteresis
between forward and reverse trajectories in force-extension curve. Ligand
and protein binding can stabilize a specific domain within a large RNA,
which further complicates work dissipation in mechanical unfolding. Using experiment
and simulation, we examined mechanical unfolding of large RNAs
containing secondary and tertiary folding. The RNAs follow hierarchical folding
pathways. Secondary structure forms before tertiary contacts, and tertiary
interaction is disrupted before unfolding of secondary structure. Factors that selectively
bind and stabilize tertiary structure lead to increased work dissipation
by protecting secondary structure from unfolding. Furthermore, work dissipation
is quantified as a function of pulling rate and factor binding
Rensselaer Polytechnic Institute, Troy, NY, USA.
Retroviruses require two copies of their ssRNA genomes in order to form infectious
virus particles. This is accomplished via a Dimerization Initiation Site
(DIS), which forms a rivet-like ‘‘kissing-loop’’ that binds the two genomes together.
Retroviral DIS kissing-loops have been shown to be unusually resistant
to heat denaturation or mechanical pulling, given the small number (2-6) of
Watson-Crick base-pairs involved. High mechanical stability is apparently required
for retroviral fitness, as mutations that destabilize the DIS loop in-vitro
also result in greatly reduced virus infectivity rates in-vivo. DIS kissing-loops
are therefore attractive targets for antiretroviral therapeutic design; however,
we must first understand the physical determinants that give rise to enhanced
DIS kissing-loop stability
The Moloney Murine Leukemia Virus (MMLV) serves as a particularly tractable
model system due to its simplicity, as it composed of two GACG tetraloops
held together by just two intermolecular base-pairs. Single-molecule pulling
experiments (by Pan Li at SUNY Albany) have shown that it requires as
much force to break these two loop-loop base pairs as is required to unfold
an entire 11-bp hairpin. Using a combination of equilibrium and nonequilibrium
all-atom molecular dynamics simulations, we have developed a detailed
model for the kinetic intermediates of the force-induced dissociation of
the MMLV DIS kissing-loop. We find that the transition state geometry allows
for an equal distribution of the applied force among all of the intermolecular
hydrogen-bonds, which is intrinsically more stable that the sequential h-bond
breaking exhibited by simple RNA hairpins. In addition, we observe that stacking
interactions with adjacent, unpaired loop adenines are able to further stabilize
the complex, and that the breaking of these stacking interactions are the
rate-limiting step for force-induced dissociation of the MMLV DIS complex.

ผลลัพธ์ (ไทย) 1:

มหาวิทยาลัยที่ Albnay, SUNY อัลบานี NY สหรัฐอเมริกาอุณหพลศาสตร์สมดุลไม่เป็น indispensible เรียนแฉกลของโมเลกุลเดี่ยวของอาร์เอ็นเอ ในการทดลองทั่วไป เดี่ยวโมเลกุลอาร์เอ็นเอจะดึง และผ่อนคลายที่รวดเร็วในการโหลด/การโหลดอัตราโครงสร้างนั้นช่วงการเปลี่ยนภาพที่เกิดขึ้นภายใต้ไม่สมดุล กระจายงานเป็นประจำ โดยการสัมผัสระหว่างไปข้างหน้า และย้อนกลับ trajectories ในโค้งต่อกองทัพ ลิแกนด์และโปรตีนรวมสามารถอาโดเมนเฉพาะในอาร์เอ็นเอขนาดใหญ่เพิ่มเติมที่ complicates กระจายทำงานในกลุ่มเครื่องจักรกล โดยใช้การทดลองและจำลอง เราตรวจสอบแฉกลของ RNAs ขนาดใหญ่ประกอบด้วยพับรอง และระดับตติยภูมิ RNAs ทำตามลำดับชั้นพับมนต์ รูปแบบโครงสร้างรองก่อนติดต่อระดับตติยภูมิ และตติยโต้ตอบได้ระหว่างสองวันก่อนแฉของโครงสร้างรอง ปัจจัยที่เลือกผูก และมุ่งเป้าหมายโครงสร้างระดับตติยภูมิเพื่อกระจายการทำงานเพิ่มขึ้นโดยปกป้องโครงสร้างรองจากกลุ่ม นอกจากนี้ งานกระจายquantified เป็นฟังก์ชันของการดึงอัตราและสัดส่วนรวมเรนส์ซเลียร์ Troy, NY, USARetroviruses ต้องสำเนาของ ssRNA genomes ของพวกเขาเพื่อการติดเชื้ออนุภาคไวรัส นี้สำเร็จลุล่วงผ่านไซต์เริ่มต้น Dimerization(DIS), ซึ่งใช้ rivet เหมือน ''จูบวน '' ที่ binds genomes สองเข้าด้วยกันได้รับการแสดง retroviral DIS จูบลูปจะทนปกติdenaturation ความร้อน หรือเครื่องดึง กำหนดหมายเลขขนาดเล็ก (2-6) ของวัตสันคริกฐานคู่เกี่ยวข้องกัน เห็นได้ชัดว่าจำเป็นต้องมีเสถียรภาพทางกลสูงสำหรับออกกำลังกาย retroviral เป็นการกลายพันธุ์ที่สั่นคลอน หรือไม่??วนรอบเครื่องนอกจากนี้ยัง ส่งผลในไวรัสลด infectivity ราคาใน-vivo โรคจูบลูปดังเป้าหมายที่น่าสนใจสำหรับออกแบบบำบัดด้วย อย่างไรก็ตามเราต้องเข้าใจดีเทอร์มิแนนต์ทางกายภาพที่ให้สูงขึ้นเพื่อปรับปรุงก่อนเสถียรภาพวนจูบหรือไม่??Moloney Murine มะเร็งเม็ดเลือดขาวไวรัส (MMLV) ทำหน้าที่เป็น tractable โดยเฉพาะอย่างยิ่งแบบจำลองระบบเนื่องจากความเรียบง่าย มันประกอบด้วยสอง GACG tetraloopsจัดขึ้นร่วมกัน โดย intermolecular เพียงสองคู่ฐาน ดึงโมเลกุลเดียวทดลอง (โดย Pan Li ที่อัลบานี SUNY) ได้แสดงว่า มันต้องเป็นแรงมากทำลายเหล่านี้สองวงวงฐานคู่ที่ต้องแฉมีทั้งหมด 11-บีพีกิ๊บ ใช้สมดุลและ nonequilibriumทุกอะตอมโมเลกุล dynamics จำลอง เราได้พัฒนาเป็นรายละเอียดแบบจำลองสำหรับ intermediates เดิม ๆ ของ dissociation เกิดแรงของMMLV DIS จูบลูป เราพบว่า เรขาคณิตรัฐเปลี่ยนให้สำหรับการแจกจ่ายเท่าที่บังคับใช้ในหมู่ทั้งหมดที่ intermolecularไฮโดรเจนพันธบัตร ซึ่งทำอย่างมั่นคงที่ลำดับ h พันธะทำลาย exhibited โดยอาร์เอ็นเอ hairpins ง่าย นอกจากนี้ เราสังเกตที่ซ้อนโต้ตอบกับ adenines วนติด unpaired จะเพิ่มเติม อยู่ดีซับซ้อน และแบ่งซ้อนโต้ตอบเหล่านี้ได้ขั้นตอนจำกัดอัตราการเกิดแรง dissociation ของคอมเพล็กซ์ MMLV DIS

ผลลัพธ์ (ไทย) 3:

มหาวิทยาลัยอัลบานี SUNY albnay , , , NY , USA
ไม่สมดุลอุณหพลศาสตร์จะขาดไม่ได้ในการศึกษากลไกของโมเลกุล rna แฉ
โสด ในการทดลองทั่วไป
rna โมเลกุลเดี่ยวจะถูกดึงและผ่อนคลายที่รวดเร็วในการโหลด / ขนถ่าย ซึ่งการเปลี่ยนโครงสร้าง
เกิดขึ้นภายใต้ไม่สมดุล . การกระจายงานสะท้อนแบบ
โดยระหว่างไปข้างหน้าและย้อนกลับวิถีโค้งในการบังคับ ลิแกนด์
โปรตีนสามารถรักษาเสถียรภาพและโดเมนที่เฉพาะเจาะจงภายใน RNA ขนาดใหญ่มีความซับซ้อนในการทำงาน
ซึ่งต่อไปการเครื่องกล แฉ . การใช้การทดลอง
และการจำลอง เราตรวจสอบเครื่องจักรกลขนาดใหญ่ขึ้น RNAs
ที่มีพับทุติยภูมิและตติยภูมิ พวก RNAs ตามลำดับชั้นพับ
วิถี .โครงสร้างตติยรูปแบบก่อนที่จะติดต่อและปฏิสัมพันธ์ตติย
กระจัดกระจาย ก่อนแฉของโครงสร้างทุติยภูมิ ปัจจัยที่เลือก
ผูกและความมั่นคงของโครงสร้างตติยาเพิ่มงานกระจาย
โดยการปกป้องโครงสร้างทุติยภูมิจากแฉ . นอกจากนี้ การกระจายงานเป็นปริมาณ
เป็นฟังก์ชันของการดึงอัตราและปัจจัยที่มีผลผูกพัน
Rensselaer Polytechnic Institute , ทรอย , นิวยอร์ก , สหรัฐอเมริกา
รีโทรไวรัสต้องใช้สองชุดของจีโนม ssrna ของพวกเขาเพื่อสร้างอนุภาค
ไวรัสที่ติดเชื้อ นี้ได้ผ่านทางเว็บไซต์
( DIS ) สหชาตริเริ่มซึ่งรูปแบบเกาหลีอย่าง ' ' ' ' 'kissing-loop ที่ผูกสองหาด้วยกัน
retroviral DIS ลูปจูบได้รับการแสดงที่จะทนผิดปกติ
ความร้อน ( หรือกลดึงให้เบอร์เล็ก ( 2-6 )
วัตสันคริกฐานคู่ที่เกี่ยวข้อง เสถียรภาพสูงจะเห็นได้ชัดว่าต้องการ
สำหรับ retroviral ฟิตเนส , การกลายพันธุ์ที่สั่นคลอนจากห่วงร่างกาย
ยังส่งผลในการติดเชื้อไวรัสลดลงอย่างมาก อัตรา ปี 2544 . DIS ลูป
จูบจึงเป็นเป้าหมายที่น่าสนใจสำหรับการออกแบบการรักษา อย่างไรก็ตาม
เราต้องเข้าใจปัจจัยทางกายภาพที่ก่อให้เกิดการเพิ่มห่วงเสถียรภาพ

จากจูบเมอโลนีย์ ~ ลูคีเมียไวรัส ( mmlv ) ทำหน้าที่เป็นรูปแบบโดยเฉพาะอย่างยิ่งระบบเครื่องทำน้ำร้อน
เนื่องจากความเรียบง่าย , มันประกอบด้วยสอง gacg tetraloops
ร่วมกันจัดขึ้นโดยสอง์ฐานคู่ โมเลกุลเดี่ยวดึง
การทดลอง ( โดยแพนลี่ที่ SUNY Albany ) แสดงว่ามันต้องเป็น
บังคับแบ่งสองห่วงห่วงคู่เบสเป็นต้องแฉ
ทั้ง 11 คู่กิ๊บติดผม โดยใช้การรวมกันของความสมดุล และ nonequilibrium
ทั้งหมดจำลองพลศาสตร์โมเลกุล อะตอม เราได้พัฒนาแบบจำลอง
สำหรับ intermediates และจลนศาสตร์ของการบังคับของ
mmlv DIS จูบ ลูปเราพบว่า การเปลี่ยนแปลงสภาพทางเรขาคณิตให้
สำหรับเท่ากับการกระจายของใช้บังคับระหว่างทั้งหมดของพันธะไฮโดรเจน์
ซึ่งภายในมีเสถียรภาพมากขึ้นที่ต่อเนื่อง h-bond
แตกมี hairpins RNA โดยง่าย นอกจากนี้ เราสังเกตว่าซ้อน
ปฏิสัมพันธ์กับติดกัน , Unpaired ห่วง adenines สามารถต่อคงที่
เชิงซ้อนและทำลายเหล่านี้ซ้อนปฏิสัมพันธ์เป็นขั้นตอนบังคับเหนี่ยว
อัตราการแตกตัวของ mmlv DIS ที่ซับซ้อน