Predicting the structural basis of targeted protein degradation by integrating molecular dynamics simulations with structural mass spectrometry
Notice bibliographique
Résumé
Abstract Targeted protein degradation (TPD) has emerged as a powerful approach for removing (rather than inhibiting) proteins implicated in diseases. A key step in TPD is the formation of an induced proximity complex where a degrader molecule recruits an E3 ligase to the protein of interest (POI), facilitating the transfer of ubiquitin to the POI and initiating the proteasomal degradation process. Here, we address three critical aspects of the TPD process using atomistic simulations: 1) formation of the ternary complex induced by a degrader molecule, 2) conformational heterogeneity of the ternary complex, and 3) degradation efficiency via the full Cullin Ring Ligase (CRL) macromolecular assembly. The novel approach described here combines experimental biophysical data with molecular dynamics (MD) simulations to accurately predict ternary complex structures at atomic resolution. We integrate hydrogen-deuterium exchange mass spectrometry (HDX-MS, which measures the solvent exposure of protein residues) with MD to improve the efficiency and accuracy of the ternary structure predictions of the bromodomain of the cancer target SMARCA2 with the E3 ligase VHL, as mediated by three different degrader molecules. The simulations accurately reproduce X-ray crystal structures -- including a new structure that we determined in this work (PDB ID: 7S4E) -- with root mean square deviations (RMSD) of 1.1 to 1.6 A. The simulations also reveal a structural ensemble of low-energy conformations of the ternary complex. Snapshots from these simulations are used as seeds for additional simulations, where we perform 7.1 milliseconds of aggregate simulation time using Folding@home. The detailed free energy surface captures the crystal structure conformation within a low-energy basin and is consistent with solution-phase experimental data (HDX-MS and SAXS). Finally, we graft a structural ensemble of the ternary complexes onto the full CRL and perform enhanced sampling simulations, which suggest that differences in degradation efficiency may be related to the proximity distribution of lysine residues on the POI relative to the E2-loaded ubiquitin.
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Comment cette classification a été obtenuedéplier
Prédiction machine sur la base complète
Imitation des enseignantsNi prévalence calibrée, ni vérité terrain. Validation humaine à venir. Le volet Gemma est une étiquette directe du modèle pour chaque travail de la base, lue sur la notice réduite au titre. Le volet Codex est un classifieur appris des 10 348 étiquettes directes de Codex et calibré sur les taux pondérés de l'échantillon; les champs sans appui suffisant ne portent aucun appel Codex. Le mode candidate est l'union des deux volets; le consensus est leur intersection. Ces sorties portent le statut machine_predicted_unvalidated et ne sont pas des étiquettes humaines.
Scores du classifieur distillé par catégorie (deux têtes)
| Catégorie | Codex | Gemma |
|---|---|---|
| Métarecherche | 0,000 | 0,001 |
| Méta-épidémiologie (sens strict) | 0,001 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens large) | 0,001 | 0,000 |
| Bibliométrie | 0,001 | 0,000 |
| Études des sciences et des technologies | 0,001 | 0,000 |
| Communication savante | 0,001 | 0,001 |
| Science ouverte | 0,001 | 0,000 |
| Intégrité de la recherche | 0,001 | 0,001 |
| Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger) | 0,001 | 0,000 |
Scores machine (provisoires)
Les deux têtes enseignantes du modèle étudiant, lues sur ce travail. Un score ordonne la base pour la relecture; il n'affirme jamais une catégorie, et le statut de validation accompagne chaque rangée tel quel.
Scores de référence d'un modèle non mature (critères de maturité non atteints, 7 itérations). Un score ordonne; il n'affirme jamais une catégorie.
score_only:v0-immature-baseline · tel quel depuis la passe de notation : score_only signifie que le nombre peut ordonner les travaux, et qu'aucune étiquette de catégorie n'en découleClassification
machine, non validéePrédiction automatique; un appel candidat d’une seule source (Gemma direct ou Codex distillé), pas un consensus.
Le détail, modèle par modèle et score par score, se trouve en fin de page sous « Comment cette classification a été obtenue ».