Three-Dimensional Structure of RNA Monomeric G-Quadruplex Containing ALS and FTD Related G4C2 Repeat and Its Binding with TMPyP4 Probed by Homology Modeling based on Experimental Constraints and Molecular Dynamics Simulations

反平行(数学) G-四倍体 核糖核酸 分子动力学 同源建模 化学 单体 DNA 立体化学 生物物理学 生物化学 生物 基因 计算化学 物理 磁场 有机化学 聚合物 量子力学
作者
Kelly A. Mulholland,Holli‐Joi Martin,Joseph P. Garner,Jun Cai,Brian Chen,Chun Wu
出处
期刊:ACS Chemical Neuroscience [American Chemical Society]
卷期号:11 (1): 57-75 被引量:13
标识
DOI:10.1021/acschemneuro.9b00572
摘要

The G-quadruplex-forming hexanucleotide repeat expansion (HRE), d(G4C2)n, within the human C9orf72 gene is the root cause for familial amyotrophic lateral sclerosis–frontotemporal dementia (ALS-FTD). A recent study has shown that TMPyP4 has good potential to work as a RNA G-quadruplex binder in treating ALS and FTD. Although the high-resolution structure of the monomeric DNA antiparallel G-quadruplex form of the monomeric hexanucleotide repeat was recently solved, the RNA parallel G-quadruplex structure and its complex with TMPyP4 are not available yet. In this study, we first constructed the homology model for the parallel monomeric RNA G-quadruplex of r(G4C2)3G4 based on experimental constraints and the parallel monomeric G-quadruplex DNA crystal structure. Although the G-tetra core of the homology model was stable observed in 15 μs molecular dynamics (MD) simulations, we observed that the loops adopt additional conformations besides the initial crystal conformation, where TMPyP4 binding was found to reduce the loop fluctuation of the RNA monomeric G-quadruplex. Next, we probed the elusive binding behavior of TMPyP4 to the RNA monomeric G-quadruplex. Encouragingly, the binding modes observed are similar to the modes observed in two experimental complexes of a parallel DNA G-quadruplex with TMPyP4. We also constructed a Markov state model to provide insights into the binding pathways. Together, the findings from our study may assist future development of G-quadruplex-specific ligands in the treatment of neurodegenerative diseases like ALS and FTD.

科研通智能强力驱动
Strongly Powered by AbleSci AI
科研通是完全免费的文献互助平台,具备全网最快的应助速度,最高的求助完成率。 对每一个文献求助,科研通都将尽心尽力,给求助人一个满意的交代。
实时播报
lucky完成签到 ,获得积分10
刚刚
刚刚
姚友进发布了新的文献求助10
3秒前
L_x完成签到 ,获得积分10
4秒前
Qi完成签到 ,获得积分10
6秒前
隐形曼青应助吴鹏采纳,获得10
7秒前
夏侯仪完成签到,获得积分10
7秒前
13秒前
CandyJump完成签到,获得积分10
14秒前
十九完成签到,获得积分10
15秒前
16秒前
钱塘郎中完成签到,获得积分0
18秒前
ddd发布了新的文献求助10
18秒前
敏感的熊猫完成签到 ,获得积分10
19秒前
田格本完成签到,获得积分10
20秒前
XIA完成签到 ,获得积分10
21秒前
从容完成签到 ,获得积分10
21秒前
吴鹏发布了新的文献求助10
21秒前
科研通AI6.2应助LongHua采纳,获得10
23秒前
AN关闭了AN文献求助
25秒前
25秒前
BioGO完成签到,获得积分10
26秒前
Horizon完成签到 ,获得积分10
28秒前
吴鹏完成签到,获得积分10
29秒前
qian发布了新的文献求助10
29秒前
牵着老虎晒月亮完成签到 ,获得积分10
30秒前
30秒前
没有名字完成签到 ,获得积分10
30秒前
33秒前
无辜的行云完成签到 ,获得积分0
33秒前
PP发布了新的文献求助10
34秒前
科研通AI6.1应助qian采纳,获得10
34秒前
jiaojaioo完成签到,获得积分10
36秒前
凉面完成签到 ,获得积分10
38秒前
赵yy完成签到,获得积分0
38秒前
爆米花应助PP采纳,获得10
39秒前
鸢尾完成签到,获得积分10
40秒前
简奥斯汀发布了新的文献求助10
40秒前
wanci应助cui采纳,获得10
40秒前
stride21完成签到,获得积分10
40秒前
高分求助中
(应助此贴封号)【重要!!请各用户(尤其是新用户)详细阅读】【科研通的精品贴汇总】 10000
Developing Genetic Editing Tools for Lysobacter 2000
卤化钙钛矿人工突触的研究 2000
Моделирование процессов самоорганизации в кристаллообразующих системах 1000
History of U.S. Space Surveillance and Satellite Cataloging 1000
Malcolm Fraser : a biography 700
Signals, Systems, and Signal Processing 610
热门求助领域 (近24小时)
化学 材料科学 医学 生物 纳米技术 工程类 有机化学 化学工程 生物化学 计算机科学 物理 内科学 复合材料 催化作用 物理化学 光电子学 电极 细胞生物学 基因 无机化学
热门帖子
关注 科研通微信公众号,转发送积分 6515747
求助须知:如何正确求助?哪些是违规求助? 8308740
关于积分的说明 17757724
捐赠科研通 5617719
什么是DOI,文献DOI怎么找? 2925140
邀请新用户注册赠送积分活动 1902095
关于科研通互助平台的介绍 1763488