基于序列预测驱动无序区域介导的分子间相互作用

时间:2025年5月23日
来源:SCIENCE

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来自Ginell等研究团队开发了FINCHES计算框架,利用粗粒化力场(coarse-grained force fields)预测内在无序区域(IDRs)与折叠蛋白/其他IDRs的化学特异性相互作用。该方法无需分子模拟即可快速解析IDR相互作用热点、相分离倾向及跨蛋白组互作网络,为揭示无序区域分子识别机制提供全新工具。

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在蛋白质王国里,存在着一群特立独行的"变形者"——内在无序区域(intrinsically disordered regions, IDRs)。这些占人类蛋白质组70%以上的区域虽缺乏固定三维结构,却通过化学特异性相互作用(chemically specific interactions)调控着细胞生命活动。传统方法难以捕捉这种动态多变的分子识别过程,而FINCHES计算框架的诞生改变了这一局面。

研究团队巧妙改造了粗粒化力场(coarse-grained force fields)的化学物理参数,将其转化为预测IDR行为的强大工具。就像破译分子密码本,FINCHES能直接从氨基酸序列中解读出:哪些区域会与折叠蛋白表面"亲密接触",哪些片段会驱动液-液相分离(liquid-liquid phase separation),以及磷酸化修饰如何像分子开关般调控这些相互作用。

验证实验展示了三重预测威力:准确识别IDR-IDR互作热点、量化序列对相分离的调控、揭示无序区域与结构化蛋白表面的结合模式。更令人振奋的是,该方法能在数分钟内完成全蛋白组扫描,不仅发现IDR内部存在化学特性迥异的"功能子域",还系统性解析了磷酸化这一关键翻译后修饰如何重塑相互作用网络。

尽管无法预测依赖精确序列的有序界面(如部分折叠后发生的structured interface),但FINCHES为理解IDR的"模糊逻辑"(fuzzy logic)提供了全新视角。开源工具包和在线服务器(https://www.finches-online.com/)的开放,将推动更多研究者探索这片充满可能性的"无序疆域"。

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