NMR characterization of RNA small molecule interactions

doi:10.1016/j.ymeth.2019.05.015

审查

.2019年9月1日：167:66-77。

doi:10.1016/j.meth.2019.05.015。 Epub 2019年5月22日。

RNA小分子相互作用的核磁共振表征

瑞斯·D·汤普森¹, Jared T Baisden先生¹, 张琦²

附属公司

¹美国北卡罗来纳大学教堂山分校生物化学和生物物理系。
²美国北卡罗来纳大学教堂山分校生物化学和生物物理系。电子地址：zhangqi@unc.edu。

PMID： 31128236
预防性维修识别码： PMC6756962型
内政部： 2016年10月10日/j.meth.2019.05.015

审查

RNA小分子相互作用的核磁共振表征

瑞斯·汤普森等。方法. 2019.

.2019年9月1日：167:66-77。

doi:10.1016/j.meth.2019.05.015。 Epub 2019年5月22日。

作者

瑞斯·D·汤普森¹, Jared T Baisden先生¹, 张琦²

附属公司

¹美国北卡罗来纳大学教堂山分校生物化学和生物物理系。
²美国北卡罗来纳州教堂山北卡罗来纳大学生物化学和生物物理学系电子地址：zhangqi@unc.edu。

PMID： 31128236
预防性维修识别码： PMC6756962型
内政部： 2016年10月10日/j.meth.2019.05.015

摘要

天然存在的配体敏感和疾病相关非编码RNA的激动人心的发现促进了人们对理解RNA-小分子相互作用的重大兴趣。核磁共振波谱是表征分子间相互作用的有力工具。在这篇综述中，我们描述了应用核磁共振波谱研究RNA和小分子之间相互作用的协议和方法。我们回顾了RNA样品制备的协议、识别RNA-结合小分子的方法、绘制RNA-小分子相互作用图的方法、确定复杂结构和表征结合动力学。我们希望这篇综述将为简化核磁共振在研究RNA-小分子相互作用中的应用提供指导，促进对RNA功能的基本机制理解和发展RNA-靶向治疗的翻译工作。

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数字

图1。 — **图1.通过核磁共振筛选小分子RNA相互作用的方法。**
（A-C）对于这三个示意图，蓝色三角形表示非结合小分子，红色方形表示RNA-结合小分子。（A）对于STD，获得了化合物鸡尾酒的初始参考光谱（顶部）。然后RNA被射频脉冲饱和，NOE饱和转移到RNA-结合小分子（中间）。从参考光谱中减去饱和光谱，得到的结果仅是由于RNA结合而饱和的小分子的强度（底部）。（B）通过用射频脉冲使水饱和，可以获得缺少RNA的参考光谱。快速翻滚的小分子会产生负NOE（上图）。在有RNA存在的情况下重复实验。结合囊中的水分子缓慢翻滚，产生的NOE对RNA-结合小分子呈阳性（底部）。（C）获得了RNA缺失的参考光谱。快速翻滚的小分子会产生负的分子内NOE（上图）。在有RNA存在的情况下重复实验。结合囊中的小分子缓慢翻滚，产生的分子内NOE对RNA-结合小分子呈阳性反应（下图）。（D） RNA集合是通过分子动力学模拟生成的（左）。然后将最适合RDC的构象组合成一个“NMR-filtered”集成（中间）。然后，这种数据驱动的集成被用于超高吞吐量的硅筛查（右）。

图2。 — **图2：RNA中可见核的核磁共振化学位移。**
蓝色的水可交换可观察原子需要H2O样品条件来观察碱基配对。红色和金色的不可交换原子可以在H2O或D2O中进行研究，H2'-H5“除外，其光谱与H2O重叠，需要D2O条件。BMRB的化学位移(http://www.bmrb.wisc.edu/)核酸密度直方图（H的密度>0.05，C/N/P的密度>0.02）。

图3。 — **图3.NMR化学位移滴定和交换制度。**
（A）在快速交换制度下，从自由（橙色）过渡到约束（深绿色）。（B）在中间汇率制度下，从自由过渡到约束。（C）在缓慢的汇率制度下，从自由过渡到约束。

图4。 — **图4：筛选/编辑的NOESY用于RNA-基因相互作用的结构表征。**
（A）标准NOESY允许在所有近端质子之间形成NOE。（B） F1fF2e过滤标记的信号，然后编辑未标记的信号以产生从未标记配体到标记RNA的交叉峰。（C）在开发NOE后，F2f过滤标记信号，以产生标记RNA到未标记配子的交叉峰和未标记配体到未标记配体的峰。（D） F1fF2f滤光片在NOE形成之前和只产生从未标记配体到未标记配体峰后标记信号。（E） F1eF2e在NOE形成之前编辑未标记的信号，然后只产生标记RNA到标记RNA的峰值。在图中，NA是自然丰度的缩写。

图5。 — **图5测量配体结合动力学的核磁共振弛豫分散技术。**
（A）正在交换的自由态和束缚态的HSQC，绿色可能是核磁共振不可见状态，在HSQC中无法检测到。（B）模拟的CEST曲线显示自由态位置的主要状态下倾，而束缚态位置的较小下倾（C）模拟的R1ρ非共振曲线显示峰值，表明束缚态位置R2值较高，而自由态在曲线的R2限值中很明显。（D） CPMG和（E）R1ρ的共振曲线表明，由于与束缚态交换，R2增加。

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[5] Mattick JS，RNA调节：一种新的遗传学？，Nat.Rev.基因。5 (2004) 316–323.-公共医学

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[9] Ban N等人，将蛋白质和RNA结构放置到50S核糖体亚单位的5A分辨率图中，《自然》400（1999）841-847。-公共医学

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