通过物理有效能量函数识别 DNA 结合蛋白靶序列：lambda 阻遏蛋白-DNA 复合物的自由能分析

蛋白质与 DNA 的特异性结合是控制基因表达的最常见方式之一。尽管可以推导出 DNA-蛋白质识别的一般规则，但该机制模糊且复杂的性质阻碍了简单的识别密码的产生，因此 DNA 靶序列的预测并非易事。可以使用计算方法研究 DNA-蛋白质相互作用，这能够补充当前的实验方法并提供一些优势。在本工作中，我们使用物理有效势来评估 lambda 阻遏蛋白-DNA 复合物的 DNA-蛋白质结合亲和力，该复合物具有可用的结构与热力学实验数据。评估了分子动力学模拟的构象采样对计算结合能的影响；结果表明，该影响通常为负，且实验值的重现性随所考虑模拟时间的增加而降低。非特异性复合物的结合自由能与先前的理论推测一致。此外，作为这些分析的结果，我们提出了一种预测 DNA 结合靶序列的方案。探索了使用该方案在噬菌体 lambda 基因组内搜索调控元件的可能性。我们的分析显示出良好的预测能力，即使在没有任何热力学数据与天然识别序列信息的情况下也是如此。本研究支持了以下结论：基于物理学的方法可以为基于序列的方法在识别 DNA 结合蛋白靶序列方面提供一种完全互补的方法论。