Beregningsmæssig forudsigelse af aminosyrepræferencer for potentielt multispecifikke peptidbindende domæner involveret i protein-protein-interaktioner

Mange protein-protein-interaktioner involverer binding af korte proteinsegmenter til peptidbindende domæner. Normalt kræver sådanne interaktioner genkendelse af lineære motiver med variabel konservering. Kombinationen af stærkt konserverede og mere variable regioner i de samme ligander bidrager ofte til multispecificiteten af binding, en fælles egenskab ved enzymer og cellesignalproteiner. Karakterisering af aminosyrepræferencer for peptidbindende domæner er vigtig for designet af mediatorer af protein-protein-interaktioner (PPI'er). Beregningsmetoder er et effektivt alternativ til de ofte dyre og besværlige eksperimentelle teknikker, der muliggør design af potentielle mediatorer, der senere kan valideres i downstream-eksperimenter. Her beskrev vi en metode, der bruger Pepspec-anvendelsen af Rosettas molekylære modelleringspakke til at forudsige aminosyrepræferencerne for peptidbindende domæner. Denne metode er nyttig, når strukturen af receptorproteinet og arten af peptidliganden begge er kendt eller kan udledes. Metoden starter med et velkarakteriseret anker fra liganden, som udvides ved tilfældigt at tilsætte aminosyrerester. Bindingsaffiniteten af peptider, der genereres på denne måde, evalueres derefter ved fleksibel backbone-peptiddocking for at udvælge peptiderne med de bedst forudsagte bindingsscorer. Disse peptider bruges derefter til at beregne aminosyrepræferencer og til eventuelt at beregne en positionsvægtmatrix (PWM), der kan bruges i yderligere undersøgelser. For at illustrere anvendelsen af denne metode brugte vi interaktionen mellem underenheder af human interferon regulatorisk faktor 5 (IRF5), tidligere kendt for at være multispecifik, men globalt styret af et kort konserveret motiv kaldet pLxIS. De estimerede aminosyrepræferencer var i overensstemmelse med tidligere viden om IRF5-bindingsfladen. Positioner besat af fosforylerbare serinrester udviste en høj frekvens af aspartat og glutamat, sandsynligvis fordi deres negativt ladede sidekæder ligner phosphoserin.