Ribocentre-switch：核糖開關(guān)數(shù)據(jù)庫

         核糖開關(guān)是結(jié)構(gòu)化RNA結(jié)構(gòu)域的非編碼RNA，可作為代謝基因的開關(guān)。它們通過證明天然存在的 RNA 在沒有蛋白質(zhì)因子強(qiáng)制幫助的情況下選擇性結(jié)合小分子的能力，為 RNA假說提供了令人信服的證據(jù)。為了執(zhí)行分子識別和構(gòu)象轉(zhuǎn)換的分子功能，核糖開關(guān)通常由配體感應(yīng)適配體結(jié)構(gòu)域和通常通過分子機(jī)制調(diào)節(jié)基因表達(dá)的表達(dá)平臺組成。因此，核糖開關(guān)可以成為根據(jù)RNA結(jié)構(gòu)研究配體結(jié)合和調(diào)控功能的理想系統(tǒng)。

         自2002年對核糖開關(guān)進(jìn)行初步實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證以來，在過去二十年中，至少有56種核糖開關(guān)類別通過實(shí)驗(yàn)得到證實(shí)。核糖開關(guān)根據(jù)它們感知的配體和它們用來形成適配體結(jié)構(gòu)域的特定結(jié)構(gòu)進(jìn)行分類。這些配體包含多種生物學(xué)相關(guān)化合物，包括源自RNA核苷酸或其前體、輔因子、氨基酸、糖和元素離子的基本代謝物。

         核糖開關(guān)可以采用不同的構(gòu)象，具體取決于特定配體的存在與否。當(dāng)核糖開關(guān)與其特異性代謝物結(jié)合時(shí)，它會誘導(dǎo)其適配體結(jié)構(gòu)域和表達(dá)平臺結(jié)構(gòu)域的構(gòu)象變化。這些構(gòu)象變化可導(dǎo)致核糖體結(jié)合位點(diǎn)（RBS）序列的終止子、抗終止子或隔離子的形成，進(jìn)而調(diào)節(jié)下游基因表達(dá)。通過優(yōu)化核糖開關(guān)的構(gòu)象變化和調(diào)控機(jī)制，研究人員可以更好地了解它們在基因表達(dá)控制中的功能和潛在應(yīng)用。

         三維結(jié)構(gòu)的測定為核糖開關(guān)提供了寶貴的見解。迄今為止，已有 40 多類核糖開關(guān)在結(jié)構(gòu)上進(jìn)行了表征。這些結(jié)構(gòu)表現(xiàn)出廣泛的形狀和大小，配體結(jié)合口袋顯示出不同的結(jié)構(gòu)。這些結(jié)合口袋的特定三維結(jié)構(gòu)對于核糖開關(guān)選擇性識別配體至關(guān)重要。通過實(shí)驗(yàn)確定核糖開關(guān)結(jié)構(gòu)，我們可以深入了解其調(diào)控機(jī)制，從而進(jìn)一步推動核糖開關(guān)相關(guān)轉(zhuǎn)化研究。此外，核糖開關(guān)的結(jié)構(gòu)和機(jī)制可以作為設(shè)計(jì)新型抗菌劑的基礎(chǔ)，使其成為抗菌治療的有希望的靶標(biāo)。此外，核糖開關(guān)可以針對合成生物學(xué)、分子傳感器和基因治療的潛在應(yīng)用進(jìn)行設(shè)計(jì)和修改，為它們在各個(gè)領(lǐng)域的應(yīng)用提供了令人興奮的機(jī)會。

         在這項(xiàng)研究中，我們介紹了核糖中心開關(guān)，這是一個(gè)手動整理的數(shù)據(jù)庫，總結(jié)了來自430多種出版物的所有已知核糖開關(guān)的更完整列表。該數(shù)據(jù)庫還總結(jié)了不同的配體結(jié)合模型及其在生物學(xué)中的相關(guān)應(yīng)用。特別是，我們詳細(xì)闡述了每個(gè)核糖開關(guān)的發(fā)現(xiàn)和研究的里程碑，這可能為核糖開關(guān)研究提供額外的見解，并促進(jìn)對新核糖開關(guān)的研究。為了更好地捕捉與核糖開關(guān)配體結(jié)合特征相關(guān)的序列和結(jié)構(gòu)模式，設(shè)計(jì)了核糖中心開關(guān)，以促進(jìn)核糖開關(guān)序列、結(jié)構(gòu)、結(jié)合口袋和調(diào)控機(jī)制的比較，從而闡明RNA-配體相互作用的分子機(jī)制，數(shù)據(jù)庫網(wǎng)址：https://riboswitch.ribocentre.org 公開提供。

         核糖中心開關(guān)的主頁簡要概述了核糖開關(guān)的定義、分類、結(jié)合口袋結(jié)構(gòu)和基因調(diào)控機(jī)制。值得注意的是，它直接在主頁上提供了方便的序列搜索和站點(diǎn)范圍的搜索功能。用戶可以通過輸入序列信息來搜索核糖開關(guān)，或者使用相關(guān)關(guān)鍵字探索感興趣的核糖開關(guān)家族。提供了多個(gè)搜索示例，每個(gè)示例都附有單獨(dú)的搜索框，以便于有效地導(dǎo)航和瀏覽數(shù)據(jù)庫。

         在核糖開關(guān)頁面上，我們按其同源配體的生化類別對所有核糖開關(guān)進(jìn)行分類，即：輔因子、RNA 衍生物、RNA 前體、信號分子、元素離子、氨基酸、糖、其他和 T 盒。當(dāng)用戶選擇適當(dāng)?shù)念悇e時(shí)，將有一個(gè)核糖開關(guān)列表，顯示核糖開關(guān)名稱、相關(guān)配體、簡要描述、發(fā)現(xiàn)日期、Rfam 名稱和 Rfam ID。單擊核糖開關(guān)的名稱（例如TPP），用戶將被重定向到相應(yīng)核糖開關(guān)的單個(gè)條目頁面。在每個(gè)核糖開關(guān)的頁面中，用戶可以利用導(dǎo)航按鈕瀏覽四個(gè)內(nèi)容部分：展示研究成果的時(shí)間表。對每個(gè)核糖開關(guān)進(jìn)行全面描述，有關(guān)結(jié)構(gòu)和配體識別的詳細(xì)信息和參考文獻(xiàn)列表。我們?yōu)槊總€(gè)核糖開關(guān)制定了時(shí)間表，主要包括發(fā)現(xiàn)保守的 RNA 結(jié)構(gòu)以及基因關(guān)聯(lián)、驗(yàn)證假定的二級結(jié)構(gòu)和功能、重要的核磁共振波譜 （NMR）或 3D 結(jié)構(gòu)的晶體學(xué)研究和配體特異性的決定因素。在描述部分，我們提供了簡要介紹，詳細(xì)介紹了核糖開關(guān)的基因關(guān)聯(lián)和基因調(diào)控機(jī)制。在結(jié)構(gòu)和配體識別部分，我們介紹了共有序列和二級結(jié)構(gòu)模型、三級結(jié)構(gòu)、結(jié)合口袋的結(jié)構(gòu)細(xì)節(jié)和化學(xué)結(jié)構(gòu)以及表觀 KD配體及其類似物。此外，用戶可以點(diǎn)擊時(shí)間線部分或參考文獻(xiàn)部分的綠色字體，鏈接到 Pubmed 上相應(yīng)的文獻(xiàn)頁面。

         Ribocentre-switch的幫助頁面提供了其功能的全面概述，包括搜索功能，下載功能和交互界面功能。用戶可以訪問包含視覺圖像和解釋性文本的教程，以方便導(dǎo)航和有效利用數(shù)據(jù)庫。為了跟上核糖開關(guān)研究的最新發(fā)展，該數(shù)據(jù)庫將定期更新。我們積極鼓勵(lì)用戶通過幫助頁面上的反饋門戶或直接電子郵件提交新的核糖開關(guān)案例來做出貢獻(xiàn)，他們的寶貴意見將在增強(qiáng)和改進(jìn)數(shù)據(jù)庫方面發(fā)揮關(guān)鍵作用，確保它更好地為研究界服務(wù)。