死端蛋白DND1串联RNA识别基序与RNA结合的分子动力学研究：构象动力学与协同识别机制

《Biophysical Journal》：Conformational plasticity and sequence specificity interplay in non-canonical tandem RRM-RNA binding

　　

摘要

死端蛋白（DND1）是生殖细胞命运的关键调控因子，它以非经典方式利用两个串联的RNA识别基序（RRM）结合富含AU的RNA。其中仅有一个RRM使用了已知的RNA结合界面，而第二个基序与RNA仅有最少的接触。为表征促进RNA结合的结构特征和动力学，我们进行了一系列原子级分子动力学模拟，发现该复合物具有高度动态性，与实验结构存在显著偏差。我们发现RNA结合虽有限制但未消除RRM之间的结构域运动，并且两个RRM的协同结合对于降低所结合RNA的柔韧性是必需的。通过对蛋白质-RNA相互作用的详细分析，我们表明串联RRM-RNA复合物中的RNA结合界面尽管具有广泛的构象可塑性，但仍保持稳定。RRM之间协同作用以维持分层的RNA结合机制，其中中央腺苷与RRM1残基的芳香族堆积作用为基础，精氨酸残基锚定RNA骨架，而RRM之间的连接区残基则与RNA形成氢键。尽管构象空间采样不足以声称收敛，但蛋白质-RNA相互作用在多个独立的同源和非同源RNA序列模拟中保持一致。这证实了我们的发现，展示了结构动力学如何影响RNA识别，从而使多功能蛋白质能够实现结构适应性以发挥功能多样性。

图形摘要