Understanding water-mediated DNA damage production by molecular dynamics calculation of solvent accessibility

DNA分子の溶媒露出状態のMD計算による水分子に誘起されるDNA損傷の理解

米谷 佳晃*; 中川 洋   

Yonetani, Yoshiteru*; Nakagawa, Hiroshi

DNAのMDシミュレーションによりDNAの主鎖の水素原子の溶媒露出状態を計算した。計算された溶媒露出状態は、これまでの実験的研究で報告されているOHラジカルとの反応性と良い相関がみられた。これは、放射線に対する異なるDNAの反応性が、主にそれぞれの水素原子の溶媒露出状態の違いが原因であることを示している。過去に計算された溶媒露出表面積の計算と比較すると、今回の計算はわずかに良い結果をもたらしている。これは、静電相互作用とDNAの構造揺らぎのようなより現実の分子状態を反映した解析が重要であることを示唆する。

We calculated solvent accessibility of DNA backbone hydrogen sites, H1'-H5' by using molecular dynamics simulation of DNA. The result of accessibility is well correlated with the site-dependent reactivity with OH radicals experimentally reported, indicating that the different DNA-radical reactivity is mainly caused by the difference in the solvent accessibility of each hydrogen site. Compared with the previous calculation with solvent-accessible surface area, the present MD-based counting of molecular access provided a slightly improved result, which suggests importance of more realistic molecular components such as electrostatic interactions and DNA conformational fluctuation.