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分子生物学：RNAの低温電子顕微鏡観察により可視化された水の複雑なネットワーク
Nature 642, 8066 doi: 10.1038/s41586-025-08855-w
生体分子の安定性や機能は、それらと水との非常に多くの相互作用により直接的な影響を受けている。今回我々は、クライオ電子顕微鏡法（クライオEM）を使って、高度に水和した分子であるテトラヒメナ（Tetrahymena）のリボザイム中の水について調べた。溶解性と化学的パラメーターとを組み合わせたSWIM（segmentation-guided water and ion modelling）という手法を用いることで、我々は、リボザイムの中心にある水分子とMg2+イオンを自動的にモデル化して交差検証し、RNAの非カノニカルな相互作用の仲介に水が広範に関与していることを明らかにした。意外にも、SWIMが規則正しく配置された水をモデル化しなかった領域で、我々は両方のクライオEMマップで非常によく似た密度を観察した。このような領域の多くで、クライオEM密度は分子動力学で予測された複雑な水ネットワークと重なり合い、これらが水分子であることが裏付けられ、通常の原子座標モデル化でのそれらの捉えにくさに対する生物物理学的説明が示唆された。我々の研究により、生体分子を取り囲む固定状態の水および柔軟性を保っている水の両方を、クライオEMマップの密度、統計的および化学的計測結果、そして分子動力学シミュレーションによって明らかにする手法が示された。
