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SSEThread.化学架橋と重水素交換のデータに基づいたDNA-PKcs配列の統合的なスレッディング
SSEThread: Integrative threading of the DNA-PKcs sequence based on data from chemical cross-linking and hydrogen deuterium exchange.
PMID: 31570166 PMCID: PMC6903780. DOI: 10.1016/j.pbiomolbio.2019.09.003.
抄録
3-8Åに分解されたX線結晶構造解析と電子顕微鏡マップは、一般的に空間内のポリペプチド鎖の経路をトレースするのに十分であるが、しばしば経路上の配列を明確に登録するためには不十分である（すなわち、スレッド）。しかし、多くの場合、他の生物物理学的実験、物理的原理、統計解析、および他の先行モデルから追加の情報が得られる。ここでは、最適化問題として、部分的なバックボーンモデルへの配列割り当てのための統合的なアプローチを定式化する。この手法は、オープンソースのIntegrative Modeling Platform (IMP) (https://integrativemodeling.org)に実装されており、スコアリング関数に多くの異なる項を使用することができます。この方法を、化学的クロスリンク、重水素交換、および配列連結性を用いて、DNA-PKcs結晶構造における3つの構造化および配列未割り当てらせんの199-residue disordered領域内の配列割り当てをローカライズするために適用する。そのうちの一つは、リン酸化部位の重要なABCDEクラスターが、コンフォメーションの再配置なしでは分子内自己リン酸化を受けることができないことを示唆している。これらの解のアンサンブルは、利用可能な情報があれば、最も正確で正確な配列決定を行うことができます。
X-ray crystallography and electron microscopy maps resolved to 3-8 Å are generally sufficient for tracing the path of the polypeptide chain in space, while often insufficient for unambiguously registering the sequence on the path (i.e., threading). Frequently, however, additional information is available from other biophysical experiments, physical principles, statistical analyses, and other prior models. Here, we formulate an integrative approach for sequence assignment to a partial backbone model as an optimization problem, which requires three main components: the representation of the system, the scoring function, and the optimization method. The method is implemented in the open source Integrative Modeling Platform (IMP) (https://integrativemodeling.org), allowing a number of different terms in the scoring function. We apply this method to localizing the sequence assignment within a 199-residue disordered region of three structured and sequence unassigned helices in the DNA-PKcs crystallographic structure, using chemical crosslinks, hydrogen deuterium exchange, and sequence connectivity. The resulting ensemble of threading models provides two major solutions, one of which suggests that the crucial ABCDE cluster of phosphorylation sites cannot undergo intra-molecular autophosphorylation without a conformational rearrangement. The ensemble of solutions embodies the most accurate and precise sequence threading given the available information.
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