| Jahr | 2011 |
| Autor(en) | Jakob Luchner |
| Titel | Molecular Dynamics of short Triple Helical DNA Structures |
| KIP-Nummer | HD-KIP 11-23 |
| KIP-Gruppe(n) | F18 |
| Dokumentart | Bachelorarbeit |
| Abstract (de) | Molekulardynamik Simulation von kurzen Tripel Helikalen DNA Strukturen:Triplet bildende Oligonukleotide (TFO) binden über Hoogsteen Wasserstoffbrückenbindungen an spezifische DNA Sequenzen, wobei tripel-helikale DNA ensteht, die meistens aus weniger als 30 Basen Triplets zusammengebaut ist. In dieser Arbeit wurde ein MD-Simulationsverfahren zur Untersuchung von Dynamiken und Bindungsenergien von kurzen tripel-helikalen DNA Strukturen (6-14 Basenpaare) mit Simulationsdauern von bis zu 65 ns eingeführt. Es wurden fünf Strukturen simuliert: erstens B-DNA mit 7 Baasenpaaren, zweitens ein 6-mer und drittens ein 7-mer jeweils aus Standard Basentriplets (TAT, CGC+) aufgebaut, viertens ein tripel-helikales Molekül mit 7 Basentriplets, welches das Nicht-Standardtriplet TCG enthält und eine DNA Tripelstruktur mit fortgeführtem DNA Doppelstrang. Die Simulationen wurden bei 300 K mit dem AMBER 10 Kraftfeld und mit dem expliziten Wassermodel TIP3P, Na+ Ionen, Langevin-Dynamiken, der PME Methode, periodischen Randbedingungen und dem SHAKE Algorithmus durchgeführt. Ausgwertet mit Hilfe der VMD Software ergaben die Resultate detaillierte Informationen über die Bindungsenergien zwischen Einzelsträngen und Einzelbasen der simulierten Moleküle mit Hilfe der VMD software. Die Simulationen zeigten, in Übereinstimmung mit experimentellen Ergebnissen, eine verringerte Stabilität der Wasserstoffbrückenbindung im T-C Basenpaar im Vergleich zu den kanonischen Hoogsteen-Basenpaarungen. Das Verhältnis der Watson-Crick - und Hoogsteen - Interaktionen während den Simulationen war mit Schmelzkurvenmessungen vergleichbar. MD Simulationen finden Anwendung in molekularbiologischen Methoden (z.B. COMBO-FISH), indem TFO-Bindungsenergieanalyse ermöglicht wird. |
| Abstract (en) | Molecular Dynamics Simulation of short Triple Helical DNA Structures:Triple forming oligonucleotides (TFO) bind via Hoogsteen hydrogen bonds to specific DNA sequences resulting in triplex DNA typically shorter than 30 base triplets. In this thesis a molecular dynamics simulation setup was established to analyze dynamics and binding energies of short triple helical DNA structures (6-14 base pairs) with simulation lengths up to 65 ns. Five nucleic structures were simulated: first B-DNA with 7 base pairs, second a 6-mer and third 7-mer containing respectively only the standard base triplets (TAT, CGC+), fourth a triple helical molecule of 7 base triplet containing the non-standard triplet T CG and fifth a DNA triplex with duplex extension. The simulations were performed at 300 K using the AMBER 10 force field along with the explicit water model TIP3P, Na+ counterions, Langevin dynamics, the particle mesh ewald method, periodic boundary conditions and the SHAKE algorithm. The results yielded detailed information about the binding energies between single strands and single bases of the simulated molecules using the VMD software. In agreement with experimental findings the simulations showed a lowered stability of the hydrogen bonding in the T-C base pair compared to the canonical Hoogsteen base pairs. The ratio of Watson-Crick and Hoogsteen interactions in the simulations was comparable to melting curve measurements. MD simulations can be used for analyzing TFO binding energies finding a wide range of applications in molecular biological methods (e.g. COMBO-FISH). |
