| 前言 | 得益于冷冻电子显微镜 (cryo-EM) 等技术的发展，科学家们如今能够以前所未有的精度解析生物分子的三维结构。然而，对于包含蛋白质和核酸 (RNA 和 DNA) 等复杂大分子复合物，预测其结构仍然是一项挑战。CRISPR 相关转座子 (CASTs) 便是这类分子中的一个例子，它将 RNA 导向的 DNA 转座与基因组工程联系起来，具有巨大的潜力。 本文将分享Montoya 团队尝试使用 AlphaFold3 预测这种令人兴奋的分子机器 - CRISPR 相关转座子复合物结构的经验教训。通过这篇文章，您将了解 AlphaFold3 在处理此类结构时的优势和局限，并对蛋白质结构预测的前沿领域有一个更深入的认识。 |
CRISPR 相关转座子 (CASTs) 是一类可移动的遗传元件，它们利用 CRISPR-Cas 系统进行 RNA 导向的 DNA 转座。CASTs 可以将大片段的 DNA 插入到连接位点 (att)，而无需同源定向修复，因此有望用于真核生物基因组工程。然而，CASTs 的功能多样性和复杂性阻碍了我们对其机制的理解。
Tenjo-Castano et al 利用冷冻电镜冷冻电子显微镜 (cryo-EM) 技术解析了 V-K 型 CAST 转座后复合物 (约 1 MDa) 的高分辨率结构，并解析了不同装配中间体和不同长度的 TnsC 丝状结构，从而使研究人员能够模拟整合复合物的形成过程。
研究人员通过诱变实验探究了特定残基和 TnsB 结合位点的作用，结果表明转座活性可以增强，并暗示 PAM 位点和 att 位点之间的距离由 TnsB C 末端和 TnsC 丝的长度决定。这项基于 RNA 导向的转座的独特模型为改造系统用于基因组编辑应用奠定了基础。
使用 AlphaFold3 预测 CRISPR 相关转座子复合物结构的经验分享 . 随后作者使用 AlphaFold3 (#alphafold3) 预测利用冷冻电子显微镜 (#cryoEM) 解析得到的 CRISPR 相关转座子复合物结构。
主要发现的问题:
完整复合物结构太大，无法直接在 AlphaFold3 服务器上进行预测。需要将结构分割成更小的片段。
在所有片段的预测中，AlphaFold3 都难以准确预测 RNA 结构，例如 Cas12k sgRNA 复合物和 Cas12k-sgRNA-TniQ-S15 与靶 DNA 的复合物。
复合物的整体装配通常不准确。虽然蛋白质结构预测良好，但核酸 (RNA 和 DNA) 结构及其相互作用的预测并不准确。
AlphaFold3 无法捕捉 TnsC 蛋白形成的螺旋结构。然而，它识别出了 TnsC 上的“钩状”结合位点。
总结:
AlphaFold3 难以预测核酸（尤其是 RNA）的结构。
它在预测大型蛋白质-核酸复合物时容易出错。
虽然 AlphaFold3 有时可以识别正确的特定相互作用，但将真阳性结果与假阳性结果区分开来可能具有挑战性。
总体信息:
AlphaFold3 是蛋白质结构预测的强大工具，但用户在将其应用于涉及核酸和大分子复合物的复杂结构时应谨慎。它可以作为生成假设的良好起点，但预测结果需要仔细验证。
附加备注:
作者推测，由于 TnsB 链转移复合物拥有更多蛋白质数据库存 (PDB) 中存在的保守蛋白质结构域，因此 AlphaFold3 在预测该复合物方面可能表现得更好。
作者同时提到了靶 DNA 中使用非互补序列可能会进一步降低 AlphaFold3 预测的准确性。
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