简单易懂,事半功倍。
提高接受率,人人国自然!

华中科技大学HNADOCK建模两个核酸分子(RNA/DNA)之间的3D复合体结构

核酸(RNA/DNA)之间的相互作用在许多基本的细胞活动中起着重要作用,例如转录调控,RNA加工和蛋白质合成。因此,确定RNA/DNA之间的复杂结构对于理解相关核酸相互作用的分子机制至关重要。因为结构往往决定了分子的功能,这种核酸-核酸相互作用的结构建模和预测对于理解原子级相关生物过程的分子机制,进而开发针对相互作用的干预性治疗药物或措施也是至关重要的。因为采用实验技术来探究RNA/DNA之间相互作用通常是复杂困难且高成本的,因此从核酸序列计算并预测核酸复合体结构并进行分子模拟对接,是目前的有效方式。在这里,我将介绍一款用于核酸对接的用户友好型在线平台HNADOCK,它由华中科技大学的Yi Xiao和Sheng-You Huang团队开发。HNADOCK可以用于建模两个核酸分子(RNA/DNA)之间的3D复合体结构。HNADOCK的速度很快,通常可在10分钟内完成工作。

图1 HNADOCK在线平台主页(图片来源:HNADOCK官网)
HNADOCK服务器的工作流程包括四个阶段:(1)数据输入;(2)同源RNA搜索;(3)结构建模;(4)基于FFT的全局对接
(1)数据输入
要求用户提供要对接的两个分子的三维(3D)结构,其中RNA接受序列和PDB结构文件(或PDB登录号如1KD5:A)的输入,而DNA仅支持PDB结构文件(或PDB登录号如1KD5:A)的输入。用户还可以选择提供结合位点信息(HNADOCK可以自动整合结合位点信息),以及选择是否优化前十个模型。指定结合位点残基可以使预测的模型准确性更高。用户可以提供两种类型的绑定站点信息。
(i)结合位点残留在受体或配体上:在文本框中如下指定结合位点残基
15:A,23-26:A,18:B
代表链A的残基15、23-26和链B的18。注意行中的残基必须用逗号分隔。
(ii)相互作用残基之间的距离限制:用户可以在文本框中提供此类信息,例如
15:A 26:B 8,25-28:A 36:B 6
表示其中受体上的链A的残基15和配体上的链B的残基26之间的距离在8A之内;受体上链A的残基25-28与配体链B的残基36之间的距离将在6 A之内。
然后,服务器将检查核酸分子的输入类型。如果输入是结构,则工作流将自动进入最后的对接阶段。如果输入是RNA序列,则将通过比较建模或从头计算RNA结构预测法来构建其结构。

图2(图片来源:HNADOCK官网)
(2)同源RNA搜索
首先使用ViennaRNA程序包的RNAfold程序生成上传RNA的二级结构,接着使用基于二级结构的RNA比对方法RADAR / RSmatch对来自PDB的RNA结构数据库进行同源性搜索,以找到可能的RNA序列同源模板,然后用具有评分功能的内置软件DITScoreRR对RNA-RNA相互作用进行评估

图3(图片来源:HNADOCK官网)

(3)结构建模
如果顶部hit的比对得分大于 0,则该hit将用作RNA的模板,然后使用比较RNA建模程序ModeRNA构建相应的3D模型。
由于PDB数据库中RNA/DNA结构的数量有限,有时难以找到合适的RNA/DNA结构模板(即比对得分小于 0),因此HNADOCK还可以利用从头算法3dRNA以及许多第三方程序来进行快速的RNA的结构建模,其中嵌套的RNAup和RactIP可以用于RNA相互作用预测,RSmatch可以用于同源性搜索,ModeRNA用于单个RNA的比较建模,AMBER用于结构优化。
(4)基于FFT的全局对接
利用用户上传的或HNADOCK服务器建模的3D核酸结构,HNADOCK的工作流程进入最后阶段,即核酸对接。对接过程是完全自动化的,如果提供了电子邮件地址,则通过邮件通知和交互式网页将结果呈现给用户。
首先,基于分层FFT的全局对接程序HDOCKlite用于采集一种核酸相对于另一种核酸的推定结合模式。采用具有RNA-RNA相互作用评分功能的DITScoreRR软件来评估和排序生成的结合模式。在RNA-RNA相互作用预测中,HNADOCK会将RNA间碱基配对信息考虑在内,可显着提高对接准确性。
如果用户在提交任务时提供了此类信息,则对接过程还将包含结合位点信息,即施加限制以确保相应的核苷酸位于同一界面上或在一定距离之内。用户还可以选择可以通过MD仿真来细化预测的前10个模型,但任务将花费更长的时间才能完成。
(5)输出结果
任务完成后,网页将自动显示对接结果以供可视化和下载。对接结果包括两种类型的文件:单个PDB文件和对接的复合体模型。
(i)用户上传或由服务器根据用户提供的FASTA序列构建的受体和配体RNA/DNA 的PDB文件。
(ii)服务器会为每个任务预先生成前100个结合模型。用户可以单独下载前20个结合模型中的任何一个,也可以选择将所有前10个预测模型或前100个预测模型打包下载。

图4 HNADOCK服务器结果页面。页面顶部是任务名称及ID,以及要下载的文件。右侧的可选按钮可以控制NGL可视化视窗的结合模型。前10个模型的对接得分在底部显示。
由于通常认为前十个结合模型是大分子对接中最重要的模型,因此结果页面还使用NGL查看器提供了前十个模型的交互式可视化。用户可以选择以不同的颜色、形式或样式查看排名前10位的模型中的一个,或多个一起查看。
结果页面还提供了前10个复合体模型的排名和对接分数,其中分数基于对RNA-RNA相互作用的评分的DITScoreRR。但应注意的是,此处的对接分数并不能反映真实的结合亲和力,而是复合体模型的相对排名,因为DITScoreRR并未使用实验性结合数据进行校准。
HNADOCK官网:http://huanglab.phys.hust.edu.cn/hnadock/
 
参考文献:
Jiahua He, Jun Wang, Huanyu Tao, Yi Xiao,Sheng-You Huang, HNADOCK: a nucleic acid docking server for modelingRNA/DNA–RNA/DNA 3D complex structures, NucleicAcids Research (IF=11), Volume 47, Issue W1, 02 July 2019, Pages W35–W42,https://doi.org/10.1093/nar/gkz412
最后再给大家推荐两篇相关文献:
1. MEG3 long noncoding RNA regulates the TGF-β pathway genes through formation of RNA-DNA triplex structures.

 

 

2. A circRNA from SEPALLATA3 regulates splicing of its cognate mRNA through R-loop formation.

除特别注明外,本站所有文章均为SCI666原创,转载请注明出处,谢谢。sci666 » 华中科技大学HNADOCK建模两个核酸分子(RNA/DNA)之间的3D复合体结构

分享到: 更多 (0)

评论 抢沙发

  • QQ号
  • 昵称 (必填)
  • 邮箱 (必填)
  • 网址

SCI666 学习、交流、分享

生信分析交流群综合科研交流群
切换注册

登录

忘记密码 ?

您也可以使用第三方帐号快捷登录

切换登录

注册

我们将发送一封验证邮件至你的邮箱, 请正确填写以完成账号注册和激活