AI活用のヌクレオソーム結合タンパク質データベースがクロマチン制御の新知見を提供(AI-powered Nucleosome-binding Protein Database Unveils New Insights into Chromatin Regulation)

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2025-08-20 中国科学院(CAS)

中国科学院生物物理研究所の周正教授と国家生物科学研究所の徐春富教授らの共同研究チームは、ヌクレオソーム結合タンパク質に特化した包括的なオンラインデータベースと解析プラットフォームを開発した。最新のAI「AlphaFold3」を活用し、7,600種類以上のヒト核内タンパク質をスクリーニング、38,390の構造モデルを生成。新規に提案した「Strength Factor(SF)」スコアにより、タンパク質とヌクレオソーム間の相互作用強度を定量化し、真の結合タンパク質を効率的に特定可能にした。プラットフォームは多様なファイル形式に対応し、構造解析を支援する。解析を通じてARID4A/4Bを新たな結合タンパク質として同定し、酸性パッチとの結合や相互作用残基を実験で確認。また、ユビキチンE3リガーゼRNF168が安定結合するには二量体化が必須であることも解明した。これらの成果はクロマチン制御やDNA損傷修復の理解を深め、エピジェネティクス研究や創薬への応用が期待される。

AI活用のヌクレオソーム結合タンパク質データベースがクロマチン制御の新知見を提供(AI-powered Nucleosome-binding Protein Database Unveils New Insights into Chromatin Regulation)
ARID4A/4B Recognition of the Nucleosome and RNF168 Dimerization Enhance Nucleosome Interactions (Image by ZHOU Zheng’s group)

<関連情報>

AlphaFoldによるヌクレオソーム結合タンパク質の構造解析 AlphaFold-guided structural analyses of nucleosome binding proteins

Xin Yang , Haoqiang Zhu , Liuxin Shi , Tingrui Song , Weibin Gong , Shunmin He , Shan Shan , Chunfu Xu , Zheng Zhou
Nucleic Acids Research  Published:06 August 2025
DOI:https://doi.org/10.1093/nar/gkaf735

Abstract

The nucleosome, as the fundamental unit of chromatin, interacts with a diverse range of proteins, crucially regulating gene expression. In this study, we introduce an AlphaFold-based algorithm designed to analyze nucleosome-binding proteins from a dataset of over 7600 human nuclear proteins. Using proteins that interact with the nucleosome acidic patch as a benchmark, our screening achieves a successful prediction rate of 77% (23 out of 30 proteins). This predictive approach has led to the identification of ARID4A and ARID4B as novel nucleosome-binding proteins. Additionally, this analytical method was used to study RING-family ubiquitin E3 ligase RNF168, demonstrating that RNF168 dimerization enhances its binding to the nucleosome, a finding confirmed by cryogenic-electron microscopy structural analysis. Our findings offer a rapid and effective method for the discovery and characterization of nucleosome-binding proteins and emphasize the significant role of ubiquitin E3 ligase dimerization in epigenetic regulation.

生物化学工学
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