Structural descriptions of ligand interactions to RNA quadruplexes folded from the non-coding region of pseudorabies virus

Para racionalizar la unión de ligandos específicos al ARN cuádruple, investigamos varios ligandos de diimida de naftaleno que interactúan con la región no codificante del virus de la pseudorrabia (PRV). Aquí informamos sobre la estructura de rayos X de la diimida de naftaleno ND11 con una secuencia de formación putativa de ARN G-cuádruplex de rPRV. De acuerdo con la secuencia de rPRV observada previamente, se ensambla en un ARN G-cuádruplex bimolecular que consiste en un par de dos tétradas apiladas de 3 ′ a 5 ′. Observamos que ND11 interactúa al unirse a los cuartetos 5 'y 3' disponibles externamente. El CUC (bucle 1) se altera estructuralmente para mejorar el modo de interacción 5 ′. Estos residuos de bucle se desplazan significativamente para generar un nuevo bolsillo de unión al ligando, mientras que el residuo terminal A14 se retira del plano de la tétrada de ARN cuádruple G para volver a apilarse sobre el núcleo NDI del ligando ND11 unido. El análisis de CD de esta familia de ligandos NDI muestra consistencia en los espectros entre los diferentes ligandos en presencia del motivo G-cuádruplex de ARN de rPRV, lo que refleja una topología plegada común y un modo de interacción del ligando. El ensayo de fusión FRET confirma las fuertes propiedades estabilizadoras de los compuestos NDI tetrasustituidos y las contribuciones que la longitud de los grupos sustituidos tiene sobre las temperaturas de fusión.
Pour rationaliser la liaison de ligands spécifiques au quadruplex ARN, nous avons étudié plusieurs ligands naphtalène diimide qui interagissent avec la région non codante du virus de la pseudorabie (PRV). Nous présentons ici la structure aux rayons X du naphtalène diimide ND11 avec une séquence de formation putative d'ARN G-quadruplex à partir du rPRV. Conformément à la séquence de rPRV précédemment observée, il s'assemble en un ARN G-quadruplex bimoléculaire constitué d'une paire de deux tétrades empilées 3 ′ à 5 ′. Nous observons que ND11 interagit en liant à la fois les quatuors 5 ′ et 3 ′ disponibles à l'extérieur. Le CUC (boucle 1) est structurellement modifié pour améliorer le mode d'interaction 5 ′. Ces résidus de boucle sont déplacés de manière significative pour générer une nouvelle poche de liaison au ligand tandis que le résidu A14 terminal est soulevé du plan tétradique du quadruplex G de l'ARN pour être réempilé au-dessus du noyau NDI du ligand ND11 lié. L'analyse CD de cette famille de ligands NDI montre une cohérence dans les spectres entre les différents ligands en présence du motif G-quadruplex de l'ARN du rPRV, reflétant une topologie pliée et un mode d'interaction des ligands communs. L'essai de fusion FRET confirme les fortes propriétés stabilisantes des composés NDI tétrasubstitués et les contributions de la longueur des groupes substitués sur les températures de fusion.
To rationalise the binding of specific ligands to RNA-quadruplex we investigated several naphthalene diimide ligands that interact with the non-coding region of Pseudorabies virus (PRV). Herein we report on the x-ray structure of the naphthalene diimide ND11 with an RNA G-quadruplex putative forming sequence from rPRV. Consistent with previously observed rPRV sequence it assembles into a bimolecular RNA G-quadruplex consisting of a pair of two tetrads stacked 3ʹ to 5ʹ. We observe that ND11 interacts by binding on both the externally available 5ʹ and 3ʹ quartets. The CUC (loop 1) is structurally altered to enhance the 5ʹ mode of interaction. These loop residues are shifted significantly to generate a new ligand binding pocket whereas the terminal A14 residue is lifted away from the RNA G-quadruplex tetrad plane to be restacked above the bound ND11 ligand NDI core. CD analysis of this family of NDI ligands shows consistency in the spectra between the different ligands in the presence of the rPRV RNA G-quadruplex motif, reflecting a common folded topology and mode of ligand interaction. FRET melt assay confirms the strong stabilising properties of the tetrasubstituted NDI compounds and the contributions length of the substituted groups have on melt temperatures.
لترشيد ربط روابط محددة بالحمض النووي الريبوزي رباعي الأبعاد، قمنا بالتحقيق في العديد من روابط ثنائي أميد النفثالين التي تتفاعل مع المنطقة غير المشفرة لفيروس داء الكلب الزائف (PRV). هنا نبلغ عن بنية الأشعة السينية لثنائي إميد النفثالين ND11 مع تسلسل تشكيل مفترض للحمض النووي الريبوزي G - quadruplex من rPRV. تماشيًا مع تسلسل rPRV الذي تمت ملاحظته سابقًا، فإنه يتجمع في رباعي رباعي الحمض النووي الريبي ثنائي الجزيء يتكون من زوج من رباعي الرباعي مكدس من 3 'إلى 5'. نلاحظ أن ND11 يتفاعل عن طريق الارتباط بكل من الرباعي 5 'و 3' المتاحين خارجيًا. يتم تغيير CUC (الحلقة 1) هيكلياً لتعزيز وضع التفاعل 5 '. يتم نقل بقايا الحلقة هذه بشكل كبير لتوليد جيب ربط ربيطة جديد في حين يتم رفع بقايا A14 الطرفية بعيدًا عن مستوى رباعي الحمض النووي الريبي G - quadruplex المراد إعادة تعبئته فوق قلب ND11 ligand NDI المرتبط. يُظهر تحليل CD لهذه العائلة من روابط NDI اتساقًا في الأطياف بين الروابط المختلفة في وجود عزر RPRV RNA G - quadruplex، مما يعكس طوبولوجيا مطوية مشتركة وطريقة تفاعل الروابط. يؤكد اختبار الانصهار الحرج خصائص الاستقرار القوية لمركبات NDI المستبدلة رباعيًا وطول مساهمات المجموعات المستبدلة في درجات حرارة الانصهار.