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.2020年4月2日；78（1）：9-29。
doi:10.1016/j.molcel.2020.03.011。

RNA-结合蛋白如何与RNA相互作用：分子和机制

梅雷迪斯·科利 1, 玛格丽特·伯恩斯 2, 基因W Yeo 三
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RNA-结合蛋白如何与RNA相互作用：分子和机制

梅雷迪斯·科利等。 分子电池. .

摘要

RNA-binding proteins（RBPs）包含一大类2000多个蛋白质，它们在各种RNA-driven过程中与转录物相互作用。RBP用于结合和调节RNA的结构和机制多种多样。在这篇综述中，我们从分子水平到多组分相互作用，对蛋白质-RNA相互作用的组分进行了研究。我们首先基于对已解结构的分析总结了关于蛋白质-RNA分子相互作用的已知知识。我们还描述了目前可用于预测蛋白-RNA相互作用的软件以及用于RBP研究的其他资源。然后我们回顾了17个已知RNA-结合结构域的结构和功能，并在逐个结构域的基础上分析了蛋白质-RNA结构所采用的氢键。我们总结了调节蛋白-RNA相互作用的高级机制。

关键词：（*）在此处插入关键字（*）。

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利益冲突声明

《利益宣言》G.W.Y.是Locana和Eclipse BioInnovations的联合创始人、董事会成员、股东和付费顾问。G.W.Y.是新加坡国立大学的杰出客座教授。加州大学圣地亚哥分校已根据其利益冲突政策审查并批准了该协议的条款。所有其他作者都声明没有相互竞争的利益。

数字

图1。
图1。
蛋白质-RNA氢键和堆叠相互作用的示例。人类NOVA1（PDB ID:2ANR）（Teplova等人，2011）和人类U1A（PDB ID:1AUD）（Oubridge等人，1994）的KH域通过VMD（Humphrey等人，1996）在详细（左）和缩小（右）透视图中可视化。RNA为红色，蛋白质为蓝色。（A） 亮氨酸的主链原子与腺嘌呤形成氢键。（B） Gln和胞嘧啶的2'-OH之间形成氢键，由水分子桥接。（C） 鸟嘌呤、Ser和Lys的磷酸主链原子之间形成了两个氢键。（D） 天冬氨酸和苯丙氨酸之间未配对循环堆栈中的腺嘌呤和胞嘧啶。
图2。
图2。
七项研究的Meta分析，分析蛋白质-RNA结构中的氢键和范德瓦尔斯相互作用（VdW）。（A） 关于蛋白质-RNA结构中与RNA骨架（磷酸盐）、糖（2'-OH）或碱发生的氢键百分比的研究报告。与蛋白质侧链发生的氢键百分比（与主链相反）。每个类别上方显示的平均值。（B） 蛋白质-RNA结构中VdWs百分比的报告，该结构与RNA骨架（磷酸盐）、糖（2'-OH）或碱发生。与蛋白质侧链发生的VdWs百分比（与主链相反）。每个类别上方显示的平均值。（C） 关于每个蛋白质-RNA结构的VdWs与氢键平均比率的研究报告。
图3。
图3。
在200多个结构中观察到的RNA蛋白氢键中的氨基酸和碱基偏好，按结构域组织。（A） 八种RNA结合域类型中每个氨基酸与RNA形成氢键的平均频率（左）。每个氨基酸（一个字母缩写）与RNA在多个结构中形成氢键的频率，由结构域类型分隔（右，较小的图）。（B） 八种RNA结合域类型中每个RNA核苷酸与蛋白质形成氢键的平均频率，以及bind-N-seq数据中序列模体中每个碱基的平均频率（Dominguez等人，2018）（左）。每个RNA核苷酸与蛋白质在多个结构中形成氢键的频率，由结构域类型分隔（右，小图）。
图4。
图4。
评估200多个结构中的蛋白质-RNA氢键，由RNA结合域组织。每个统计数据的平均值列在每个域的小提琴图上方，中间值用黑色横条表示。（A） 使用蛋白质侧链（与主链相反）形成的蛋白质-RNA氢键的百分比。（B） 与RNA骨架原子形成的蛋白质-RNA氢键的百分比。（C） 与核糖核酸糖原子形成的蛋白质核糖核酸氢键的百分比。（D） 与RNA碱基原子形成的蛋白质-RNA氢键的百分比。
图5。
图5。
控制RBP结合、与RNA相互作用及其调节的机制示例。eIF4E（深蓝色）与7-甲基鸟苷帽（m7G）相互作用，部分通过堆叠相互作用（插入），并作为eIF4F（包括RBP eIf4G和eIF4A）的一部分与RNA结合。eIF4E与eIF4F的关联通过隔离到次磷酸化的eIF4E-BP来防止。43S核糖体亚单位被招募到eIF4F复合物中，在eIF4A DEAD-box结构域的ATP驱动解旋酶活性的辅助下，对5'UTR进行过程性扫描。RBP IRP1通过特定残基（插入物、深蓝色）与RNA的突起和顶端环氢键结合，以高亲和力特异性结合5'UTR中的发夹元素。IRP1的RNA结合受到4Fe-4S配体与IRP1结合的阻止。UPF1被招募到外显子连接复合体（EJC），其解旋酶活性通过与SMG1和UPF2的相互作用被激活。在ATP的驱动下，UPF1在5'−3'方向上移除RNA结构和其他结合的RBP。含有METTL3-METTL14复合物的锌指（ZnF）将S-腺苷蛋氨酸（SAM）捐赠的甲基沉积在靶向腺苷（m）上6A） ●●●●。米6一种修饰减少了RNA中的碱基布线，从而使某些位置可用于hnRNPC结合。
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