Martini 3力场兼容的粗粒化RNA模型开发及在RNA-蛋白质复合体系模拟中的应用

来自荷兰的研究团队开发了与Martini 3力场兼容的粗粒化RNA模型，通过结合自上而下和自下而上的参数化策略，优化了非键相互作用（基于核碱基溶剂分配和平均力势计算）和键合参数（基于双链RNA全原子模拟），并引入弹性网络维持tRNA等复杂结构。该模型在RNA-蛋白质复合体（如核糖体）的20 fs标准步长模拟中展现出优于Martini 2的数值稳定性，与全原子模型及实验数据吻合度更高，为大规模显式溶剂分子动力学模拟提供了新工具。

　　

这项研究构建了革命性的粗粒化RNA模型，完美适配Martini 3力场（Martini 3 force field）。科研团队采用Martini方法论的"双管齐下"策略——既考虑核碱基在极性/非极性溶剂中的分配行为（partitioning），又精确计算碱基间平均力势（potential of mean force），从而精准标定非键相互作用参数。对于键合作用参数，则通过对双链RNA（dsRNA）的全原子模拟数据进行反复校准。

模型创新性地引入弹性网络（elastic network）模块，成功解决了转运RNA（tRNA）等复杂RNA结构的形态维持难题。测试表明，该模型不仅能准确再现单链RNA（ssRNA）、双链RNA的特性，更在RNA-蛋白质超分子复合体（如核糖体ribosome）的模拟中展现出惊人实力——使用标准20飞秒（20 fs）时间步长即可稳定运行，较前代Martini 2版本实现质的飞跃。

特别值得关注的是，新模型与全原子（all-atom）模型的吻合度显著提升，实验验证数据支持度更高。这项突破使得科学家们首次能够对含RNA的复杂生物体系开展接近真实尺度的大规模显式溶剂（explicit-solvent）分子动力学模拟，为破解RNA相关生命奥秘提供了强大工具。