RBPBind: Quantitative prediction of Protein-RNA Interactions
摘要：我们介绍RBPBind，一个基于网络的定量预测RNA-蛋白质相互作用的工具。给定用户指定的RNA和从一组常见的RNA结合蛋白质中选择的蛋白质，RBPBind计算所讨论的反应的结合曲线和有效结合常数。服务器还计算在给定蛋白质浓度下，蛋白质分子与RNA中任何特定核苷酸结合的概率。RBPBind的软件改编自Vienna RNA包，其源代码已被修改以适应单链RNA结合蛋白的作用。因此，RBPBind完全结合了RNA二级结构对蛋白质-RNA相互作用的影响。可用性：我们的Web服务器可在http://bioserv.mps.ohio-state.edu/RBPBind上找到
2016-11-04 q-bio.BM
Unzipping and binding of small interfering RNA with single walled Carbon Nanotube: a platform for small interfering RNA delivery
为了设计高效的siRNA载体，我们采用全原子经典模拟和量子模拟相结合的方法研究了小干扰RNA（siRNA）与单壁碳纳米管（SWCNT）的结合。我们的研究结果表明，siRNA强烈结合到单壁碳纳米管表面通过unzipping其碱基对和unzipping的倾向随着单壁碳纳米管的直径的增加而增加。解压缩和随后的包裹事件由siRNA核碱基的芳环与SWCNT表面之间的范德华相互作用引发和驱动。然而，相同序列的双链DNA（dsDNA）的MD模拟表明，在70 ns的模拟时间尺度内，dsDNA在单壁碳纳米管上经历少得多的解压缩和缠绕。这种有趣的差异是由于与siRNA的尿苷相比，dsDNA的胸苷与SWCNT的相互作用能较小，如通过色散校正的密度泛函理论（DFT）方法计算的。在siRNA与SWCNT的最佳结合后，复合物非常稳定，这是siRNA递送用于生物医学应用的主要机制之一。由于siRNA必须经历解旋过程并伴随RNA诱导的沉默复合物的作用，因此我们提出的SWCNT递送机制在实现RNA干扰（RNAi）方面具有潜在优势。
2012-03-12 cond-mat.stat-mech physics.comp-ph q-bio.BM
Enhanced sampling and cryo-EM data resolve magnesium binding to RNA
Scuola Internazionale Superiore di Studi Avanzati (SISSA)（高级国际研究学院）
研究镁离子与RNA结合难的问题，采用增强采样策略，结合势垒平坦化偏差与哈密顿量副本交换加速Mg²⁺内壳层结合，利用冷冻电镜图谱验证并引入局部分析框架，凸显采样在建模中的作用，提供模拟与实验数据整合策略。
2026-07-09 physics.bio-ph physics.comp-ph q-bio.BM
CoPRA: Bridging Cross-domain Pretrained Sequence Models with Complex Structures for Protein-RNA Binding Affinity Prediction
Tsinghua University（清华大学）；University College London（伦敦大学学院）；Monash University（莫纳什大学）；Beijing University of Posts and Telecommunications（北京邮电大学）
本文提出CoPRA框架，通过复杂结构桥接跨域预训练序列模型，并构建PRA310数据集，在蛋白质-RNA结合亲和力预测及突变效应预测上达到最先进性能。
2025-01-03 cs.LG q-bio.BM
$αβ$ DCA method identifies unspecific binding but specific disruption of the group I intron by the StpA chaperone
伴侣蛋白是所有蛋白质组中最无序的蛋白质，它通过使错误折叠的构型不稳定或使功能构型稳定来帮助RNA折叠成其功能结构。但是解开RNA分子伴侣的机制是具有挑战性的，主要是由于分子伴侣的固有紊乱和它们与RNA相互作用的瞬时性质。特别是，目前还不清楚如何具体的相互作用，以及氨基酸的电荷和极性模式发挥了什么作用。在这里，我们解决这些问题的RNA伴侣StpA。我们将直接偶联分析（DCA）应用到$αβ$ DCA方法中，该方法可以处理以两个字母（核苷酸和氨基酸）书写的串联序列。使用$αβ$ DCA，我们可以分析StpA-RNA相互作用，并显示与先前提出的双管齐下的机制的一致性：StpA破坏I组内含子中的特定位置，同时全局和松散地结合整个结构。此外，相互作用与电荷模式密切相关：不稳定的StpA N-末端中的带负电荷的区域影响RNA中的一些特定位置，位于茎和假结中。相反，C-末端的阳性区域含有强偶联的氨基酸，其促进与RNA的非特异性或弱特异性结合。本研究开辟了新的途径来检查无序蛋白质的功能，并根据其电荷模式设计破坏性蛋白质。
2020-09-02 physics.bio-ph q-bio.BM q-bio.PE
Investigation of HIV-1 Gag binding with RNAs and Lipids using Atomic Force Microscopy
利用原子力显微镜（AFM）研究了Gag、RNA及其与脂质的结合复合物在溶液环境中的形态，垂直分辨率为0.1nm，横向分辨率为1 nm。使用TARpolyA RNA作为RNA对照。所用脂质为磷脂酰肌醇-（4，5）-二磷酸（PI（4，5）P2）。研究了特异性复合物Gag-β RNA、Gag-TARpolyA RNA、Gag-PI（4，5）P2和PI（4，5）P2-β RNA-Gag的形态。根据所携带的净电荷，它们在带正电荷或带负电荷的云母基底上成像。凝胶电泳结果表明，Gag及其复合物由单体、二聚体和四聚体组成。发现向Gag中添加特异性siRNA增加Gag多聚化。发现非特异性TARpolyA RNA不会导致Gag多聚化的增加。向Gag中添加PI（4，5）P2增加Gag多聚化，但程度低于siRNA。当P1 RNA和P1（4，5）P2都存在时，Gag经历构象变化和甚至更高程度的多聚化。
2019-05-27 q-bio.BM
Molecular simulations to investigate the impact of N6-methylation in RNA recognition: Improving accuracy and precision of binding free energy prediction
针对MD预测m6A增强RNA-YTH结合自由能不准的问题，提出整合元动力学、炼金术模拟与力场精修的方法，通过拟合m6A部分电荷同时再现蛋白结合与九个RNA双链体稳定性。
2024-04-23 q-bio.BM
ProNet DB: A proteome-wise database for protein surface property representations and RNA-binding profiles
ProNet DB是首个整合16种模式生物超32万个蛋白质结构的表面性质表征与RNA结合谱的综合性数据库，并集成3D可视化工具，为分子机制研究和药物发现提供即时可用的预计算特征。
2023-08-07 q-bio.BM q-bio.MN q-bio.QM
ZeroFold: Protein-RNA Binding Affinity Predictions from Pre-Structural Embeddings
Centre for Misfolding Diseases, Yusuf Hamied Department of Chemistry, University of Cambridge（错误折叠疾病中心，尤斯夫·哈米埃德化学系，剑桥大学）；Medicinal Chemistry, Research and Early Development, Respiratory and Immunology, BioPharmaceuticals R&D, AstraZeneca（药物化学，研发与早期开发，呼吸与免疫学，生物制药研发，阿斯利康）
本文提出ZeroFold模型，利用预结构嵌入预测蛋白质- RNA结合亲和力，通过跨模态注意力机制结合蛋白质和RNA的预结构嵌入，构建了PRADB数据集并验证了模型性能。
2026-03-24 cs.LG q-bio.BM
BAnG: Bidirectional Anchored Generation for Conditional RNA Design
Univ. Grenoble Alpes, CNRS, Grenoble INP, LJK（格勒诺布尔阿尔卑斯大学、国家科学研究中心、格勒诺布尔INP、LJK）；Center for Computational Mathematics, Flatiron Institute（计算数学中心、Flatiron研究所）
本文提出BAnG方法，通过双向锚定生成技术实现无需先验知识的条件RNA序列设计，解决了传统方法依赖已知序列和结构的限制。
2025-06-23 cs.AI cs.LG q-bio.BM
Compact Artificial Neural Network Models for Predicting Protein Residue -- RNA Base Binding
University of Bedfordshire（贝福德郡大学）
针对大型ANN模型训练资源需求高且生命科学数据有限的问题，研究通过实验浅层前馈ANN模型（含两个隐藏层及特定非线性函数），结合滑动窗口和模型集成等技术，证明小型模型可在蛋白质-RNA结合预测中达到可接受精度。
2025-11-11 cs.LG q-bio.BM
RNA under Tension: Folding Landscapes, Kinetic Partitioning Mechanism, and Molecular Tensegrity
非编码RNA序列在控制许多细胞功能中发挥着重要作用，因此需要定量详细了解其复杂的构象动力学。在这个角度来看，我们首先表明，单分子拉实验与理论和模拟相结合时，可以用来定量探索折叠景观的核酸发夹，核糖开关与三级相互作用。核糖开关是一种非编码RNA元件，通过响应代谢物的结合而经历动态构象变化来控制基因表达，核糖开关的应用导致了RNA组装由分离螺旋的稳定性决定的组织原理。我们还指出了单分子拉伸实验的局限性，分子延伸作为唯一可访问的参数，在提取RNA分子折叠景观的关键参数。
2012-11-28 cond-mat.soft physics.bio-ph q-bio.BM
Molecular dynamics simulations with grand-canonical reweighting suggest cooperativity effects in RNA structure probing experiments
本研究使用全原子分子动力学模拟，在巨正则系综下开发了一种计算分子亲和力的通用技术，揭示了RNA与SHAPE试剂结合时的协同效应会导致浓度依赖性反应性，并通过新实验进行了定性验证。
2022-09-26 physics.app-ph physics.bio-ph physics.chem-ph
ProtScan: Modeling and Prediction of RNA-Protein Interactions
本文提出基于共识核化 SGD 回归的预测工具 ProtScan，用于对 CLIP-seq 数据进行去噪和泛化，在全转录组尺度上建模 RNA-蛋白质相互作用，并优于现有最先进方法。
2024-12-30 q-bio.BM
ATP dependent NS3 helicase interaction with RNA: insights from molecular simulations
丙型肝炎病毒的非结构蛋白3（NS3）解旋酶是一种具有ATP依赖性机制的核酸解旋和易位酶，在病毒RNA的复制中起关键作用。基于晶体结构和单分子实验，提出了一种类似尺蠖的移位机制。在这里，我们进行原子分子动力学在明确的溶剂微秒的时间尺度上可用的实验结构。我们还构建和模拟推定的转运过程的中间体，我们进行非平衡有针对性的模拟，以估计其相对稳定性。对于每个模拟的结构，我们仔细表征可用的构象空间，配体结合口袋，和RNA结合裂缝。氢键网络和非平衡轨迹的分析表明，ATP依赖的稳定的蛋白质构象之一。此外，焓计算表明，熵效应可能是至关重要的实验观察到的结构的稳定。
2015-08-21 physics.bio-ph physics.chem-ph q-bio.BM
Comment on: ``Solving the riddle of the bright mismatches: Labeling and effective binding in oligonucleotide arrays"
在最近的一篇论文[Phys.Rev.E68，011906（2003）]中，Naef和Magnasco提出，在Affytron微阵列实验中观察到的“明亮”错配是由用于标记RNA靶序列的荧光分子引起的，这将阻碍靶-探针杂交。他们的结论是基于通过拟合来自公开实验的微阵列数据获得的亲和力中的“意外”不对称性的观察。我们在这里指出，所观察到的不对称性是由于RNA和DNA的不等价性，并且所报道的亲和力与从溶液中未标记的核酸的熔化实验获得的堆积自由能是一致的。因此，Naef和Magnasco的结论是基于一个不合理的假设。
2006-07-18 cond-mat.soft physics.chem-ph q-bio.BM
Counterions in RNA structure: Structural bioinformatics analysis to identify the role of Mg2+ ions in base pair formation
本研究通过分析1541个非冗余RNA晶体结构，统计Mg2+结合与碱基对稳定性关系，发现Mg2+不影响经典G:C W:WC碱基对，但多数非经典G:G W:HC碱基对存在镁离子与鸟嘌呤O6或N7原子结合。
2024-07-25 q-bio.BM
Structure-based inhibitor screening of natural products against NSP15 of SARS- CoV-2 revealed Thymopentin and Oleuropein as potent inhibitors
冠状病毒是有包膜的、非节段的正义RNA病毒，其在RNA病毒中具有最大的基因组。基因组包含一个大的复制酶ORF，编码非结构蛋白（NSP）、结构和辅助基因。NSP 15是巢病毒RNA尿苷酸特异性核糖核酸内切酶（NendoU），具有C末端催化结构域。NSP 15的核糖核酸内切酶活性干扰宿主的先天免疫应答。在这里，我们筛选了Selleckchem天然产物数据库中针对NSP 15的化合物，胸腺五肽和橄榄苦苷显示出最高的结合能。通过分子动力学模拟进一步验证了这些分子的结合，发现了非常稳定的复合物。这些药物可能作为有效的抗病毒分子降低病毒的毒力。这两种抑制剂的未来验证值得考虑用于治疗COVID-19的患者。
2020-07-28 q-bio.BM
Two-dimensional chemical mapping for non-coding RNAs
非编码RNA分子折叠成精确的碱基配对模式，在遗传调控和蛋白质合成中发挥关键作用。我们在这里表明，耦合系统诱变与高通量SHAPE化学作图，使准确的碱基对推理的结构域从核糖体RNA，核酶，核糖开关。对于挑战先前化学/计算方法的六RNA基准，这种突变和映射策略给出了与晶体学数据一致的二级结构（2%错误率），包括对双甘氨酸核糖开关的盲测。通过建模的部分有序的RNA状态，该方法使第一次测试的“域间螺旋交换”的假设配体结合协同甘氨酸核糖开关。最后，突变和地图数据报告的三级接触内的非编码RNA，再加上罗塞塔/FARFAR算法，这些数据给出核苷酸分辨率的三维模型（5.7 α螺旋RMSD）的腺嘌呤核糖开关。这些结果突出了一个二维的化学策略推断的二级和三级结构，非编码RNA的行为的承诺。
2011-04-06 q-bio.BM q-bio.QM
Specific and non specific hybridization of oligonucleotide probes on microarrays
通过微阵列进行的基因表达分析是基于mRNA与DNA寡核苷酸探针的序列特异性结合及其使用荧光标记的测量。涉及预期靶点以外的其他序列的RNA片段的结合是有问题的，因为它给信号增加了“化学背景”，而这与靶基因的表达程度无关。本文提出了一种特异性和非特异性杂交的分子标记，其潜在的后果是用于基因表达分析。我们分析了基因芯片芯片完全匹配（PM）和错配（MM）探针的信号强度，以确定特异性和非特异性杂交的效果。我们发现，这些事件引起PM和MM强度之间的不同关系作为PM的中间碱基的函数，即在特异性和非特异性RNA片段结合时，PM-MM对数强度差异的三联体（C>G=T>A>0）和双联体样（C=T>0>G=A）模式。强度差异的系统行为可以在探针序列中间的DNA/RNA寡核苷酸双链体的碱基配对水平上合理化。非特异性结合的特征在于每个PM/MM探针对的中心Watson Crick（WC）配对的逆转，而特异性结合是指PM和MM探针中WC和自身互补（SC）配对的组合。互补MM的强度引入了系统的变异源，其降低了基于MM强度的表达测量的精度。
2005-04-11 q-bio.BM
Machine learning for RNA-targeting drug design
Mines Paris, PSL Research University（巴黎矿业学院，PSL研究大学）；Institut Curie（居里研究所）；INSERM（法国国家健康与医学研究院）；Vanderbilt University（范德堡大学）
本文综述了针对RNA靶向药物设计的机器学习工具，强调了RNA与蛋白质在结构和相互作用上的差异，并提出标准化评估方法以推动该领域的发展。
2025-12-17 q-bio.BM
DNA Calorimetric Force Spectroscopy at Single Base Pair Resolution
本研究结合温度跃变光阱的单DNA机械解链实验与机器学习，推导出NN模型的温度相关能量参数，并测量了十个未知的热容变化参数$ΔC_p$，为准确研究各类核酸结构提供了开创性方法。
2024-04-29 physics.bio-ph q-bio.BM
Multimodal Alignment and Preference Optimization for Zero-Shot Conditional RNA Generation
Univ. Grenoble Alpes, CNRS, Grenoble INP, LJK（格勒诺布尔阿尔卑斯大学、法国国家科学研究中心、格勒诺布尔INP、LJK实验室）；Center for Computational Mathematics, Flatiron Institute（计算数学中心、Flatiron研究所）
提出Moirain框架，通过多模态监督微调和直接偏好优化实现条件RNA序列生成，在零样本条件下生成具有高结合亲和力的生物合理RNA序列。
2026-05-12 cs.AI cs.LG q-bio.BM
Electrostatic Binding and Hydrophobic Collapse of Peptide-Nucleic Acid Aggregates Quantified Using Force Spectroscopy
了解自聚集肽与核酸或其他聚阴离子之间的相互作用机制是理解多种人类疾病（例如阿尔茨海默病和帕金森病）的许多聚集过程的关键。由于疏水自聚集力和静电结合力之间的竞争，确定这种相互作用的亲和力和动力学步骤是具有挑战性的。Kahalalide F（KF）是一种抗癌疏水肽，其含有单个正电荷，赋予与聚阴离子的强聚集特性。这使得KF成为一个理想的模型，以阐明自聚集与结合到一个强电荷的生物体，如DNA竞争的机制。我们使用光镊施加机械力到单个DNA分子，并表明KF和DNA相互作用在两步动力学过程中促进的DNA的静电结合到聚集体表面，然后由复合物的稳定，由于疏水相互作用。从所测量的拉动曲线，我们确定的结合亲和力，动力学障碍和长度的DNA片段内的KF-DNA复合物隔离的光谱。我们发现有一个捕获的距离，超过这个距离，复杂的崩溃成紧凑的聚集体稳定的强疏水力，并讨论如何弯曲刚度的核酸影响这样的过程。我们推测，在体内环境中，KF的静电相互作用增强，由于其聚集可能介导的其他聚阴离子的结合。所提出的方法应该是有用的定量表征其他化合物或蛋白质中的聚集体的形成是相关的。
2014-08-05 cond-mat.soft physics.bio-ph q-bio.BM
Heterogeneous and rate-dependent streptavidin-biotin unbinding revealed by high-speed force spectroscopy and atomistic simulations
受体-配体相互作用对于生物学功能是必不可少的，并且它们的结合强度通常根据基于分子互补性的静态锁和钥匙模型来解释。然而，部分由于本体生物物理学方法固有的原子结构和系综平均的静态性质，通常缺乏完整解结合途径的详细信息。在这里，我们结合分子动力学和高速力光谱的链霉亲和素-生物素复合物，以确定在最宽的动态范围内的结合强度和解结合途径。实验和模拟结果表明，在重叠的速度非常一致，并提供了证据的解绑机制。在解结合过程中，生物素穿过多个能量屏障并访问远离结合口袋的各种中间状态，而链霉亲和素经历瞬时诱导的拟合，所有这些都随加载速率而变化。这种多状态过程减慢了向未结合状态的转变并有利于重新结合，从而解释了复合物的长寿命。我们提供了一个原子的，动态的解绑过程的图片，取代一个简单的两个状态的图片，涉及许多路线的锁定和速率依赖的诱导适合运动的中间体，这可能是相关的其他受体-配体键。
2019-01-23 physics.bio-ph q-bio.BM
