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使用 ModelX 通过蛋白辅助 RNA 片段对接(RnaX)进行 RNA-蛋白相互作用建模。

Protein-assisted RNA fragment docking (RnaX) for modeling RNA-protein interactions using ModelX.

机构信息

Center for Genomic Regulation, Barcelona Institute for Science and Technology, 08003 Barcelona, Spain.

Center for Genomic Regulation, Barcelona Institute for Science and Technology, 08003 Barcelona, Spain;

出版信息

Proc Natl Acad Sci U S A. 2019 Dec 3;116(49):24568-24573. doi: 10.1073/pnas.1910999116. Epub 2019 Nov 15.

DOI:10.1073/pnas.1910999116
PMID:31732673
原文链接:https://pmc.ncbi.nlm.nih.gov/articles/PMC6900601/
Abstract

RNA-protein interactions are crucial for such key biological processes as regulation of transcription, splicing, translation, and gene silencing, among many others. Knowing where an RNA molecule interacts with a target protein and/or engineering an RNA molecule to specifically bind to a protein could allow for rational interference with these cellular processes and the design of novel therapies. Here we present a robust RNA-protein fragment pair-based method, termed RnaX, to predict RNA-binding sites. This methodology, which is integrated into the ModelX tool suite (http://modelx.crg.es), takes advantage of the structural information present in all released RNA-protein complexes. This information is used to create an exhaustive database for docking and a statistical forcefield for fast discrimination of true backbone-compatible interactions. RnaX, together with the protein design forcefield FoldX, enables us to predict RNA-protein interfaces and, when sufficient crystallographic information is available, to reengineer the interface at the sequence-specificity level by mimicking those conformational changes that occur on protein and RNA mutagenesis. These results, obtained at just a fraction of the computational cost of methods that simulate conformational dynamics, open up perspectives for the engineering of RNA-protein interfaces.

摘要

RNA 与蛋白质的相互作用对于转录、剪接、翻译和基因沉默等许多关键的生物学过程至关重要。了解 RNA 分子与靶蛋白的相互作用位置,并/或设计 RNA 分子以特异性结合蛋白质,可能会允许对这些细胞过程进行合理的干扰,并设计新的治疗方法。在这里,我们提出了一种强大的基于 RNA-蛋白质片段对的方法,称为 RnaX,用于预测 RNA 结合位点。该方法集成在 ModelX 工具套件(http://modelx.crg.es)中,利用了所有已发布的 RNA-蛋白质复合物中存在的结构信息。该信息用于创建用于对接的详尽数据库和用于快速区分真实骨架兼容相互作用的统计力场。RnaX 与蛋白质设计力场 FoldX 结合使用,使我们能够预测 RNA-蛋白质界面,并在有足够晶体学信息的情况下,通过模拟发生在蛋白质和 RNA 诱变上的构象变化,在序列特异性水平上重新设计界面。这些结果是在模拟构象动力学的方法的计算成本的一小部分获得的,为 RNA-蛋白质界面的工程设计开辟了前景。

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