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
晓晓发布了新的文献求助10
刚刚
隐形曼青应助qqwrv采纳,获得10
刚刚
mmddlj完成签到 ,获得积分10
刚刚
只只完成签到,获得积分10
1秒前
攀登完成签到,获得积分10
1秒前
乐呵呵完成签到,获得积分10
1秒前
嘻嘻哈哈应助快乐的乐巧采纳,获得10
1秒前
muzian完成签到 ,获得积分10
2秒前
铁路网125完成签到,获得积分10
2秒前
布莱德发布了新的文献求助10
2秒前
小二郎应助嘉月拾采纳,获得10
3秒前
凡事发生必有利于我完成签到,获得积分10
3秒前
3秒前
YULIA完成签到,获得积分10
3秒前
xiaoyang发布了新的文献求助10
4秒前
Luminous发布了新的文献求助10
4秒前
hebo完成签到,获得积分10
4秒前
逆鳞完成签到,获得积分10
4秒前
chen完成签到,获得积分10
4秒前
Starch_Borderer完成签到,获得积分20
5秒前
落尘发布了新的文献求助10
5秒前
星辰大海应助火星人采纳,获得10
5秒前
问雁完成签到,获得积分10
5秒前
傅剑寒完成签到,获得积分10
6秒前
6秒前
6秒前
6秒前
Bronx完成签到,获得积分10
7秒前
曾经菠萝完成签到,获得积分20
7秒前
rxz完成签到,获得积分10
7秒前
大气映冬关注了科研通微信公众号
7秒前
晓晓完成签到,获得积分10
7秒前
Marvel完成签到,获得积分20
7秒前
随机发发布了新的文献求助10
8秒前
闫星宇完成签到,获得积分10
8秒前
8秒前
8秒前
爆米花应助帅气蓝采纳,获得10
9秒前
huxely完成签到,获得积分10
9秒前
爆米花应助布莱德采纳,获得10
10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
Adhesion Science: Principles & Practice 800
Signals, Systems, and Signal Processing 610
IEST-RP-CC018: Cleanroom Cleaning and Sanitization: Operating and Monitoring Procedures 600
Fundamentals of Pharmaceutical and Biologics Regulations: A Global Perspective, Second Edition 600
近红外光谱定性分析原理、技术及应用 500
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 6531136
求助须知:如何正确求助?哪些是违规求助? 8323817
关于积分的说明 17821657
捐赠科研通 5632643
什么是DOI,文献DOI怎么找? 2932619
邀请新用户注册赠送积分活动 1909287
关于科研通互助平台的介绍 1768532