Determining the binding sites in protein-nucleic acid complexes is essential to the complete understanding of protein-nucleic acid interactions and to the development of new drugs. We have developed a set of algorithms for analyzing protein-nucleic acid interactions and for predicting potential binding sites in protein-nucleic acid complexes. The algorithms were used to analyze the hydrogen-bonding interactions in protein-RNA and protein-DNA complexes. The analysis was done both at the atomic and residue level, and discovered several interesting interaction patterns and differences between the two types of nucleic acids. The interaction patterns were used for predicting potential binding sites in new protein-RNA complexes.
dsRNA결합인자인 RBF단백질을 정제하여 이의 단일 또는 이중선의 RNA 또는 DNA 와의 결합도를 측정하였다ㅓ. RBF단백질은 이들과 각각 반응시켜 그 결합도는 SDS-PAGE에 의하여 비교관찰하였다. RBF단백질은 dsRNA와은 강한 결합력을 나타낸 반면 기타의 핵산구조에 대해서는 이러한 결과를 나타내지 못하였다. 인산화 실험의 결과, RBF단백질은 poly(I) : poly(C)의 존재하에서 사람 도는 쥐 모두로 부터의 PKR 효소의 자가인산화를 유사한 방식으로 억제하였다. 이는 다른 종류의 진핵세포생물에서 단백질합성조절을 위한 PKR과 RBF가 유사한 경쟁적 관련성을 유지하면서 존재함을 시사하고 있다.
GnRH (gonadotropin-releasing hormone) is a supreme hormone regulating reproductive activity in most animals. The sequences of amino acid and nucleic acid of GnRH reported up to now are examined from the evolutionary framework of Chordata. All identified GnRH are classified into GnRH1, GnRH2, or GnRH3. In all three forms of GnRH both N-terminal and C-terminal are conserved, which allows for effective binding to their receptors. The three amino acids in the middle of GnRH1 sequence have altered diversely from the primitive Chordata, which is indicative of the adaptation process to the ambient environment. GnRH2 and GnRH3 sequences are well conserved. There are more diverse modifications in the nucleic acids than in amino acid sequence of GnRH1. These variations can result from meiosis, mutation, or epigenetics and indicate that GnRH is the product of natural selection.
Subpopulations of nucleotides that bind specifically to a variety of proteins have been isolated from a population of random sequence RNA/DNA molecules. Roughly one in $10^{13}$ random sequence RNA/DNA molecules folds in such a way as to create a specific binding site for small ligands. Since the development of in vitro selection procedure, more than 50 nucleic acid ligands (aptamers) have been isolated. These molecules are very useful for the study of molecular recognition between nucleic acid and protein/organic compound. In addition to these basic studies this method gives us a dream to produce new drugs against several diseases. We focused on several aptamers which specifically binds to trypsin-like serine proteases (thrombin, human neutrophil elastase, activated protein C and NS3 protease of human hepatitis C virus) and want to introduce their structural characteristics and some functions.
The cold shock domain (CSD) is among the most ancient and well conserved nucleic acid binding domains from bacteria to higher animals and plants. The CSD facilitates binding to RNA, ssDNA and dsDNA and most functions attributed to cold shock domain proteins are mediated by this nucleic acid binding activity. In prokaryotes, cold shock domain proteins only contain a single CSD and are termed cold shock proteins (Csps). In animal model systems, various auxiliary domains are present in addition to the CSD and are commonly named Y-box proteins. Similar to animal CSPs, plant CSPs contain auxiliary C-terminal domains in addition to their N-terminal CSD. Cold shock domain proteins have been shown to play important roles in development and stress adaptation in wide variety of organisms. In this review, the structure, function and regulation of plant CSPs are compared and contrasted to the characteristics of bacterial and animal CSPs.
Exogenous nucleic acids induce an innate immune response in mammalian host cells through activation of the retinoic acid-inducible gene I (RIG-I). We evaluated RIG-I protein for RNA binding and ATPase stimulation with RNA ligands to investigate the correlation with the extent of immune response through RIG-I activation in cells. RIG-I protein favored blunt-ended, double-stranded RNA (dsRNA) ligands over sticky-ended dsRNA. Moreover, the presence of the 5'-triphosphate (5'-ppp) moiety in dsRNA further enhanced binding affinity to RIG-I. Two structural motifs in RNA, blunt ends in dsRNA and 5'-ppp, stimulated the ATP hydrolysis activity of RIG-I. These structural motifs also strongly induced IFN expression as an innate immune response in cells. Therefore, we suggest that IFN induction through RIG-I activation is mainly determined by structural motifs in dsRNA that increase its affinity for RIG-I protein and stimulate ATPase activity in RIG-I.
Rhodium (II) (isobutyrate)$_{4}L_2$, an antinumor drug, was shown to reactr with nucleic acid base derivatives, A, G, U and C in chloroform solution. When these derivatives were treated with one of novel metal compounds, rhodium carboxylate in chloroform solution, a fairly strong complex formation was observed by spectroscopic techniques. The characteristic of these complex was that binding occured at the two axial positions of rhodium (II) (isobutyrate)$_{4}L_2$ to the NH or )$NH_2$ group of the base in the ligands.
The adoption of oligonucleotide aptamer is well on the rise, serving an ever increasing demand for versatility in biomedical field. Through the SELEX (Systematic Evolution of Ligands by EXponential enrichment), aptamer that can bind to specific target with high affinity and specificity can be obtained. Aptamers are single-stranded nucleic acid molecules that can fold into complex three-dimensional structures, forming binding pockets and clefts for the specific recognition and tight binding of any given molecular target. Recently, aptamers have attracted much attention because they not only have all of the advantages of antibodies, but also have unique merits such as thermal stability, ease of synthesis, reversibility, and little immunogenicity. The advent of novel technologies is revolutionizing aptamer applications. Aptamers can be easily modified by various chemical reactions to introduce functional groups and/or nucleotide extensions. They can also be conjugated to therapeutic molecules such as drugs, drug containing carriers, toxins, or photosensitizers. Here, we discuss new SELEX strategies and stabilization methods as well as applications in drug delivery and molecular imaging.
The right-handed double-helical structure of DNA (B-DNA), which follows the Watson-Crick model, is the canonical form of DNA existing in normal physiological settings. Even though an alternative left-handed structure of DNA (Z-DNA) was discovered in the late 1970s, Z-form nucleic acid has not received much attention from biologists, because it is extremely unstable under physiological conditions, has an ill-defined mechanism of its formation, and has obscure biological functions. The debate about the physiological relevance of Z-DNA was settled only after a class of proteins was found to potentially recognize the Z-form architecture of DNA. Interestingly, these Z-DNA binding proteins can bind not only the left-handed form of DNA but also the equivalent structure of RNA (Z-RNA). The Z-DNA/RNA binding proteins present from viruses to humans function as important regulators of biological processes. In particular, the proteins ADAR1 and ZBP1 are currently being extensively re-evaluated in the field to understand potential roles of the noncanonical Z-conformation of nucleic acids in host immune responses and human disease. Despite a growing body of evidence supporting the biological importance of Z-DNA/RNA, there remain many unanswered principal questions, such as when Z-form nucleic acids arise and how they signal to downstream pathways. Understanding Z-DNA/RNA and the sensors in different pathophysiological conditions will widen our view on the regulation of immune responses and open a new door of opportunity to develop novel types of immunomodulatory therapeutic possibilities.
대한약학회 2002년도 Proceedings of the Convention of the Pharmaceutical Society of Korea Vol.2
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pp.312.2-312.2
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2002
The metal-ligand complex, [Ru(phen)$_2$(dppz)]^{2+}$ (phen = 1.10-phenanthroline, dppz = dipyrido[3.2-a:2', 3'-c]phenazine) (RuPD), was used as a spectroscopic probe for studying nucleic acid dynamics. The RuPD complex displays a long lifetime and a molecular light switch property upon DNA binding due to shielding of its dppz ligand from water. (omitted)
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[게시일 2004년 10월 1일]
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