《RNA-蛋白質結合機制與複合物結構預測研究》是依託華中科技大學，由劉士勇擔任項目負責人的青年科學基金項目。
基本介紹
- 中文名：RNA-蛋白質結合機制與複合物結構預測研究
- 項目類別：青年科學基金項目
- 項目負責人：劉士勇
- 依託單位：華中科技大學
中文摘要,結題摘要,
中文摘要
近來發現大量非編碼RNA通過與蛋白質相互作用參與重要的生命過程。RNA-蛋白質複合物結構是認識這些RNA生物學功能的基礎。而目前實驗獲得的RNA-蛋白質複合物結構數目還非常有限，因此利用理論方法對其進行預測十分必要。另一方面，雖然蛋白質-蛋白質複合物結構預測已有一批比較成熟的分子對接軟體，但目前還沒有一個公開的RNA-蛋白質複合物結構預測方法。我們在RNA與蛋白質識別機制和剛體對接方面已進行了一定的研究，發現RNA與蛋白質相互作用界面特徵和蛋白質與蛋白質相互作用界面有很大的不同，不能把蛋白質-蛋白質對接方法直接用於RNA－蛋白質複合物結構預測。本申請項目希望通過更深入和系統地研究RNA和蛋白質識別的物理機制，預測它們的對接方位和結合位點,在此基礎上利用我們已有的RNA-蛋白質剛體對接方法，並結合基於分子動力學的複合物構象篩選，建立一套完整的RNA-蛋白質複合物結構預測方法RPDock。
結題摘要
蛋白質-蛋白質、蛋白質-RNA相互作用在很多重要的生命過程中發揮關鍵的作用。蛋白質-RNA相互作用界面的預測與設計可以加深我們理解這些分子的生物學功能與分子識別的物理化學原理。我們研究發現長程靜電相互作用在RNA-蛋白質識別中起重要作用,在RNA-蛋白質結合位點附近存在靜電勢阱。針對RNA-蛋白質相互作用界面存在胺基酸殘基偏好、較強的靜電相互作用、π-π 堆積相互作用等，提出了一套基於快速傅立葉變換的全新RNA-蛋白質三維複合物結構預測方法3dRPC，和一個具有摩爾分數修正全新參考態的統計勢，其前10個模型的預測成功率為48%。當RNA與蛋白質在結合前後構象變化不大時，該方法能較好地模建RNA-蛋白質複合物結構。隨著解出的蛋白質結構與RNA結構增多，該方法在基因組尺度對RNA-蛋白質相互作用靶點進行識別，以及功能RNA分子設計方面有具有潛在的套用價值。此外，由於實驗測定的RNA-蛋白質相互作用數據在構建相互作用的理論模型的研究中比較重要，我們構建了RNA-protein親和性數據集。該數據集將為我們進一步開發RNA-蛋白質相互作用的打分函式提供關鍵的支持。最後，設計或者發現一個能夠阻斷蛋白質-蛋白質相互作用的小分子或者多肽藥物仍然是非常困難的問題。蛋白質與蛋白質結合過程如果存在構象變化，那么其動態的結合過程中間可能存在一些較穩定的瞬時中間態，如果能夠設計一個多肽能夠識別其瞬時中間態，將有可能阻斷蛋白質-蛋白質相互作用。基於這一思想，針對CDK2/Cyclin E相互作用體系，我們利用分子對接、結構模建以及分子動力學模擬等手段進行綜合設計了6個多肽，細胞實驗和SPR實驗證實其中兩個多肽DAALT，YAALQ具有活性，其中DAALT與CDK2的結合強度達到0.5μM。該多肽設計策略在一些類似的蛋白質-蛋白質相互作用體系具有潛在的參考價值。
