Aminoglycoside binding to the HIV-1 RNA dimerization initiation site: thermodynamics and effect on the kissing-loop to duplex conversion

doi:10.1093/nar/gkm856

.2007;35(21):7128-39.

doi:10.1093/nar/gkm856。 Epub 2007年10月16日。

氨基糖苷与HIV-1 RNA二聚化起始位点的结合：热力学及对kissing-loop-doublex转化的影响

塞雷娜·伯纳奇¹, 塞维琳·弗雷斯, 克拉丽斯·梅奇林, 伯纳德·斯皮斯, 罗兰·马奎特, 菲利普·杜马斯, 埃里克·恩尼法尔

附属公司

PMID： 17942426
预防性维修识别码： PMC2175338型
内政部： 10.1093/nar/gkm856

氨基糖苷与HIV-1 RNA二聚化起始位点的结合：热力学及对kissing-loop-doublex转化的影响

塞雷娜·伯纳奇等。核酸研究. 2007.

.2007;35(21):7128-39.

doi:10.1093/nar/gkm856。 Epub 2007年10月16日。

作者

塞雷娜·伯纳奇¹, 塞维琳·弗雷斯, 克拉丽斯·梅奇林, 伯纳德·斯皮斯, 罗兰·马奎特, 菲利普·杜马斯, 埃里克·恩尼法尔

附属

¹法国斯特拉斯堡勒内·笛卡尔街15号路易斯·巴斯德大学生物研究所建筑与活动ARN，UPR 9002 CNRS。

PMID： 17942426
预防性维修识别码： PMC2175338型
内政部： 10.1093/nar/gkm856

摘要

由于与细菌16S核糖体a位点的结构和序列具有惊人且极有可能是偶然的相似性，由HIV-1基因组RNA二聚化起始位点（DIS）形成的RNA kissing-loop复合物特异性结合4,5-二取代2-脱氧链球菌胺（2-DOS）氨基糖苷类抗生素。我们使用化学探针、分子模型、等温滴定量热法（ITC）和紫外熔融法研究氨基糖苷与DIS环-包合物的结合。我们发现，安普霉素，一种含有双环部分的氨基糖苷，也能结合DIS，但与4,5-二取代的2-DOS氨基糖苷的结合方式不同。不同氨基糖苷的热力学参数的测定揭示了不同环在药物RNA相互作用中的作用。令人惊讶的是，我们发现，青霉菌素和新霉素对DIS的亲和力（K（d）约为30 nM）显著高于在相同实验条件下对其自然靶点细菌A位点（K（d）约1.6 microM）的亲和力。氨基糖苷提高了环-环相互作用的熔化温度，并阻止了kissing-loop络合物向扩展双链的转化，这与它们各自的亲和力很好地吻合。综上所述，我们的数据可能有助于选择对HIV-1 DIS RNA具有更高特异性和亲和力的新分子。

PubMed免责声明

数字

**图1。**
HIV-1 DIS和氨基糖苷类。(一)DIS在HIV-1基因组RNA 5′非翻译区的定位，本研究中使用的DIS干环的序列和二级结构。此处表示的序列对应于HIV-1亚型A。观察到的HIV-1 B亚型和F亚型的序列变异分别用黑色和白色方框表示。(b条)本研究中使用的阿普霉素、潮霉素和4,5-二取代DOS衍生物的化学结构。

**图2。**
氨基糖苷类潮霉素、新霉素、巴龙霉素、阿普霉素和青霉菌素抑制铅诱导的分裂。数字对应于抗生素的μM浓度。（-Pb）和（0）分别对应于不含氨基糖苷、不含和含醋酸铅（II）的对照路线。

**图3。**
(一)氨基糖苷类的溶剂可及性表面（探针半径1.4°）在DIS/青霉素晶体结构（左）和DIS/阿普霉素模型（右）中的表示，与RNA-kissing-loop复合物的方向相同。这些观点清楚地描述了这两种氨基糖苷的不同结合几何结构。(b条)阿普霉素-DIS复合物的两种不同立体视图显示了直接的RNA-药物相互作用（黑线）。顶视图上的虚线表明可能存在水介导的药物-RNA相互作用。(**c（c）**)预期阿普霉素–RNA直接相互作用从模型推导而来。

**图4。**
滴定的ITC曲线(一)单体DIS U275C突变体上的青霉菌素，这是典型的非特异性结合(b条)尼阿明和(**c（c）**)在A亚型DIS kissing-loop上，分别具有弱和强的特异性结合。每个热爆发曲线都是在2μM RNA溶液（1.42样本细胞）中注入5μl 200μM药物的结果。(d日)根据晶体结构中观察到的电荷数和药物/RNA接触表面积，比较测量的自由能（Gexp）和计算的自由能。由于未获得巴龙霉素/DIS复合物的晶体结构，巴龙霉素表面积被认为与新霉素相同（预计会有类似接触）。

**图5。**
(一)用于紫外线测定研究的27米RNA序列。引入的用于稳定DIS茎的突变以灰色框示。自互补序列以粗体显示。(b条)van’t Hoff分析无药物情况下DIS亲吻-停止相互作用的浓度依赖性熔化曲线。

**图6。**
将DIS kissing-loop在55°C（或20°C）温度下与100μM潮霉素、青霉菌素、新霉素、巴龙霉素、阿普霉素、核糖霉素和尼阿明孵育1h后获得的半变性凝胶。下带对应于半变性条件下接吻环复合物解离产生的DIS发夹，而顶带对应于DIS双链。“C275”通道是一种DIS U275C突变型，不能形成吻合复合体，并且很难转化为双工。“0”通道对应于添加水而不是药物。

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