引言
Varkud卫星核酶（VS）是已知的最大自裂核酶，也是最大的内切核酶。它存在于自然分离的Neurospora线粒体中，能将多聚体与核糖核酸特异性地切割成线性单体。自从近三十年前被发现以来，VS核酶一直是众多实验研究的主题。作者采用实验与计算相结合的方法，建立了VS催化动力学模型，扩展和统一了已有的实验数据，明确了催化构型，揭示了过渡态稳定的模式。这些发现拓宽了我们对RNA催化策略多样性的机制理解。
先睹为快
单位与作者
新泽西州立罗格斯大学DarrinM.York教授，
芝加哥大学JosephA.Piccirilli教授
研究靶点
VS核酶突变体的高分辨率晶体结构（PDBIDs：4R4P，4R4V，5V3I）
计算方法
分子动力学模拟（MolecularDynamics(MD)Simulations）
3D-RISM溶剂化模型计算（3D-RISMcalculations）
量子力学/分子力学自由能模拟（QM/MMfree-energysimulations）
计算软件
AMBER18，AmberTools15
计算流程
首先将VS核酶突变体的晶体结构（PDBIDs：4R4P，4R4V，5V3I）修改为相应的野生型核酶。接下来，在AMBER18软件对三个VS核酸结构进行ps的经典MD模拟。通过3D-RISM溶剂化模型计算，预测金属Mg2+结合位点。最后用量子-经典力学组合方法计算了催化反应的自由能，阐述VS核酶的催化机制。
Varkud卫星核酶
Varkud卫星核酶（VS）是已知的最大的自裂核酶，裂解方式与其他自裂解核酶相似（图1），通过内部紧靠剪切点的核苷酸上的2’-OH亲核取代剪切位点上的磷酸二酯键的5’-O，得到两个反应产物，分别为带有2’-3’磷酸二酯键的RNA和一个游离的5’-OH。已有相关研究报道了对VS核酶的三级结构和活性至关重要的碱基G和A，同时金属Mg2+离子可以稳定VS核酶结构，但Mg2+在活性部位的催化作用尚未确定。在本文中，作者对VS核酶进行了一系列的计算和实验研究，以表征其功能活性状态，确定其关键的催化过程。
图1.VS核酶催化反应示意图
图片来源：NatureChemistry
计算结果
作者利用目前三种可用的晶体结构作为出发点对WT核酶进行了MD模拟，以确保预测与起始状态无关，模拟结果如图2所示。图2a以相互作用图的形式描绘了沿着各种MD轨迹中的重要相互作用，根据图2a，基于不同晶体结构的模拟描绘了核酶特定活性位点相互作用的概率，其中每个催化关键元素（α,β,γ,δ）要么不存在，要么不支持有效催化，因此反映不了溶液中的活性状态。最令人