Strukturbildung und -veränderung durch Bindung von Peptiden und Proteinen an Ribonukleinsäuren
Zusammenfassung der Projektergebnisse
Im Rahmen des Projekts gelang es, die Wechselwirkungsregionen zwischen RNA und Proteinen statistisch an einer großen Zahl bekannter Protein-RNA-Komplexe zu analysieren und zu charakterisieren. Der Vergleich mit Protein-Protein- und Protein-DNA-Komplexen erlaubt hier die Ableitung wichtiger Regeln und effektiver Wechselwirkungen zur Erklärung der Affinität und Spezifität von Protein-RNA-Wechselwirkungen. Dies Ergebnis konnte genutzt werden, um ein erstes „wissens-basiertes" Potential zur Bewertung von Protein-RNA-Kontakten abzuleiten. Ein solches Potential kann große Bedeutung für die Vorhersage der Struktur von Protein-RNA-Komplexen haben. Durch Anwendung der MM/PBSA-Methode auf das N-Peptide-boxB-RNA-System konnten wichtige Resultate zur Energetik der Wechselwirkung und der Adaptation der RNA und der Peptid-Konformation in Richtung der gebundenen Form gewonnen werden. Es konnte auch gezeigt werden, dass das elektrische Feld, das Konformationsgleichgewicht des bindenen Peptids schon außerhalb der Bindetasche beeinflussen kann, ein Mechanismus, der wahrscheinlich auch in anderen Peptide-RNA-Komplexen eine Rolle spielt. In der letzten Phase des Projekts wurden Simulationen zum Prozess der Komplexbildung durchgeführt, die zwar während der Projektlaufzeit, wie geplant, abgeschlossen werden konnten aber noch nicht veröffentlicht sind. Die Simulationen zeigen, dass es möglich ist, die finale Phase des „Encounters" zwischen Peptid und RNA direkt während der Simulation zu beobachten. Es konnte eine gute (aber nicht perfekte Übereinstimmung) der finalen Komplexstruktur mit dem Experiment in den Simulationen erreicht werden. Dies Ergebnis ist ein wichtiger Meilenstein für die Anwendung von Simulationsmethoden zur direkten Beobachtung von gekoppelten Faltungs- und Bindungsereignissen.
Projektbezogene Publikationen (Auswahl)
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(2008) A knowledge-based potential for protein-RNA docking, pp 157-160 in From Computational Biophysics to Systems Biology, ed. U. Hansmann, J.H. Meinke, S. Mohanty, W. Nadler, O. Zimmermann NIC Series, Vol. 40
R. P. Bahadur, M. Zacharias
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(2008) Dissecting Protein-RNA recognition sites. Nucleic Acids Res. 36, 2705-2716
R. P. Bahadur, M. Zacharias, and J. Janin
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(2008) The Interface of Protein-Protein Complexes: Analysis of Contacts and Prediction of Interactions. Cellul. Mol. Life Sci., 65, 1059-1072
R. P. Bahadur and M. Zacharias
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(2009) Binding of the bacteriophage P22 N-peptide to the boxB RNA motif studied by molecular dynamics simulations. Biophys. J. 97,3139-3149
R. P. Bahadur, S. Kannan and M. Zacharias
