RNA结构预测与折叠热力学动力学研究

项目名称： RNA结构预测与折叠热力学动力学研究

项目编号： No.11274157

项目类型： 面上项目

立项/批准年度： 2013

项目学科： 数理科学和化学

项目作者： 张建

作者单位： 南京大学

项目金额： 78万元

中文摘要： 研究目标为发展RNA 的三级结构预测方法，并利用分子模拟等手段研究RNA折叠热力学和动力学，和结构预测研究相互促进，以加深人们对RNA结构和功能的认识。具体内容为：1）发展一个新的RNA碱基离散模型，并加入序列信息、考虑核苷酸的物理化学性质等；同时发展一套基于顺序蒙特卡洛方法的高效结构生成方法；2）发展计算RNA结构自由能的一组势函数，考虑碱基对相互作用、碱基堆积作用、静电、氢键、主链键长、键角、二面角等相互作用；3）利用大规模分子模拟，研究几个典型RNA体系的折叠机制与功能运动，和结构预测的研究相互促进；4）发展RNA的粗粒化模型，利用自学习多尺度的方法开发相匹配的分子力学势场，研究更大更复杂的RNA 体系。还将与本研究组的实验人员合作，理论结合实验开展工作。本研究取得的成果将用来搭建网络服务器，提供结构预测服务和软件下载，提高本研究组乃至我国在这一研究领域的影响与地位。

中文关键词： 核糖核酸；RNA结构预测；非编码RNA；热力学和动力学；分子模拟

英文摘要： The purpose of this research is to develop an RNA tertiary structure prediction approach, and study the thermodynamics of kinetics of the RNA folding and functional motion; these two researches will benefit each other and eventually deepen our understanding of the structure and functions of RNA molecules. In detail, we plan to do the following works: 1) developing an RNA base discrete-state model, considering the sequence information, physical chemical properties of nucleotides, and etc; to develop an efficient structure generating method based on the sequential Monte Carlo algorithm; 2) developling a statistical function that will be used for scoring the generated RNA structural candidates, implementing the base-pairing interactions, base stackings, electrostatic, hydrogen-bonds, bond, bond angle and torsional angle interactions; 3) Using large-scale computer molecular dynamics simulations, we will study the folding mechanism and functional motion of several RNA systems; 4) we also plan to build an RNA coarse-grained model and the corresponding force field with a self-learning, multiscale method, this approach will be used to study a large RNA system. To collaborate with experimental researches is also in plan; theoretical and experimental works will facilitate and benefit each other. The approaches and softwar

英文关键词： RNA；RNA structure prediction；non-coding RNAs；thermodynamics and kinetics；molecular simulations