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蛋白质结构稳定性的维持和生物学功能的发挥需要空间邻近残基之间的协同作用。对于分子间相互作用，保守残基可能在界面内形成一个或多个局部的簇，进而促进功能模体的形成。先前的研究表明，蛋白质一蛋白质界面上保守残基成簇聚集在一起。与蛋白质表面其它部位的残基相比，蛋白质界面的残基通常更为保守。为了研究此性质是否有助于蛋白质-RNA复合物的结合位点识别，在这项工作中，系统地研究了蛋白质-RNA相互作用界面内保守残基的空间分布特征。
本论文包括三部分工作:
(1)非冗余蛋白质-RNA复合物数据库的建立及其多肽链的进化保守性分析。
对160个蛋白质-RNA复合物中191条多肽链的分析表明，与其它类型的多肽链相比，与tRNA相互作用的多肽链进化相对较快。此外，蛋白质.RNA复合物中不同多肽链的进化也呈现出明显的差异。对于不同区域残基的统计分析表明，相比溶剂暴露表面，界面残基通常更为保守，而最保守的是存在于蛋白质内部，以折叠多肽链的形式维持结构和功能稳定性的残基。也对不同区域中20种不同类型的氨基酸残基进行了进化保守性分析。
(2)评价复合物数据库中界面内保守残基的相对聚集程度。
通过对数据库内蛋白质界面上保守残基空间分布的分析，发现77.8％的界面具有保守残基在整个界面区域内成簇聚集的趋势。较大界面上的保守残基通常可以形成两个或多个不同的子簇。这些由保守残基组成的结构簇意味着蛋白质-RNA界面内的功能性重要区域，可以通过实验扫描突变研究进行进一步的结构和能量分析。在保守残基簇中，疏水性残基(Leu、Ile、Met)、所有芳香族残基(Tyr、Phe、Trp)以及唯一一个带正电荷的Arg残基是偏好于出现在簇中的，但带电残基(包括正电和负电)则不偏好出现在簇中。
(3)成簇分析对识别结合位点和hot spot残基的可行性分析。
通过比较区域内保守残基的聚集程度，探索了这种方法在区分结合位点(界面)和随机表面区域方面的可行性，发现有31.1％的真实界面排在1000个随机生成的表面区域的前10％内，这表明其在识别真实界面时具有一定的潜在能力。对于实验hotspot残基(△△G≥2.0kcal/mol)数据，发现其中51.5％位于保守残基簇中，并且与簇中的偏好残基类型基本一致，表明这些偏好残基在蛋白质-RNA结构稳定性中起着关键作用，可作为药物设计的参考靶点以及实验扫描突变研究的参考位点。
综上所述，对蛋白质-RNA复合物进行保守残基成簇性分析，将有助于对结合位点的预测研究。另外，识别复合物界面上的保守残基簇也将为实验丙氨酸扫描突变实验研究提供可能的潜在靶点，为药物设计提供理论支持。
本论文包括三部分工作:
(1)非冗余蛋白质-RNA复合物数据库的建立及其多肽链的进化保守性分析。
对160个蛋白质-RNA复合物中191条多肽链的分析表明，与其它类型的多肽链相比，与tRNA相互作用的多肽链进化相对较快。此外，蛋白质.RNA复合物中不同多肽链的进化也呈现出明显的差异。对于不同区域残基的统计分析表明，相比溶剂暴露表面，界面残基通常更为保守，而最保守的是存在于蛋白质内部，以折叠多肽链的形式维持结构和功能稳定性的残基。也对不同区域中20种不同类型的氨基酸残基进行了进化保守性分析。
(2)评价复合物数据库中界面内保守残基的相对聚集程度。
通过对数据库内蛋白质界面上保守残基空间分布的分析，发现77.8％的界面具有保守残基在整个界面区域内成簇聚集的趋势。较大界面上的保守残基通常可以形成两个或多个不同的子簇。这些由保守残基组成的结构簇意味着蛋白质-RNA界面内的功能性重要区域，可以通过实验扫描突变研究进行进一步的结构和能量分析。在保守残基簇中，疏水性残基(Leu、Ile、Met)、所有芳香族残基(Tyr、Phe、Trp)以及唯一一个带正电荷的Arg残基是偏好于出现在簇中的，但带电残基(包括正电和负电)则不偏好出现在簇中。
(3)成簇分析对识别结合位点和hot spot残基的可行性分析。
通过比较区域内保守残基的聚集程度，探索了这种方法在区分结合位点(界面)和随机表面区域方面的可行性，发现有31.1％的真实界面排在1000个随机生成的表面区域的前10％内，这表明其在识别真实界面时具有一定的潜在能力。对于实验hotspot残基(△△G≥2.0kcal/mol)数据，发现其中51.5％位于保守残基簇中，并且与簇中的偏好残基类型基本一致，表明这些偏好残基在蛋白质-RNA结构稳定性中起着关键作用，可作为药物设计的参考靶点以及实验扫描突变研究的参考位点。
综上所述，对蛋白质-RNA复合物进行保守残基成簇性分析，将有助于对结合位点的预测研究。另外，识别复合物界面上的保守残基簇也将为实验丙氨酸扫描突变实验研究提供可能的潜在靶点，为药物设计提供理论支持。