Felix Erichson

• RNA tertiary contact interactions between RNA tetraloops and their receptors stabilize the folding of ribosomal RNA and support the maturation of the ribosome. Here we use FRET assisted structure prediction to develop structural models of two ribosomal tertiary contacts, one consisting of a kissing loop and a GAAA tetraloop and one consisting of the tetraloop receptor (TLR) and a GAAA tetraloop. We build bound and unbound states of the ribosomal contacts de novo, label the RNA in silico and compute FRET histograms based on MD simulations and accessible contact volume (ACV) calculations. The predicted mean FRET efficiency from molecular dynamics (MD) simulations and ACV determination show agreement for the KL-TLGAAA construct. The KL construct revealed too high FRET efficiency and artificial dye behavior, which requires further investigation of the model. In the case of the TLR, the importance of the correct dye and construct parameters in the modeling was shown, which also leads to a renewed modeling. This hybrid approach of experiment and simulation will promote the elucidation of dynamic RNA tertiary contacts and accelerate the discovery of novel RNA interactions as potential future drug targets.
• RNA Tertiärkontaktinteraktionen zwischen RNA-Tetraloops und ihren Rezeptoren stabilisieren die Faltung der ribosomalen RNA und unterstützen die Reifung des Ribosoms. Hier wird eine FRET gestützte Strukturvorhersage verwendet, um Strukturmodelle von zwei ribosomalen Tertiärkontakten zu entwickeln, von denen einer aus einem Kissing Loop und einem GAAA-Tetraloop und der andere aus dem TLR und einem GAAA-Tetraloop besteht. Gebundene und ungebundene Zustände der ribosomalen Kontakte wurden de novo erstellt, die RNA in silico markiert und FRETHistogramme auf der Grundlage von MD-Simulationen und Berechnungen des ACV bestimmt. Die vorhergesagte mittlere FRET-Effizienz aus MD Simulationen und ACV-Bestimmung zeigen Übereinstimmung für das KL-TLGAAA Konstrukt. Das KL-Konstrukt zeigt eine hohe FRET-Effizienz und ein artifizielles Farbstoffverhalten, was erneute Untersuchung des Modells erfordert. Im Falle der TLR ist die richtige Wahl der Farbstoff- und Konstruktparameter bei der Modellierung von Bedeutung, was die Anpassung dieser Parameter erfordert. Dieser hybride Ansatz aus Experiment und Simulation fördert die Aufklärung dynamischer tertiärer RNA-Kontakte und beschleunigt die Entdeckung neuartiger RNA-Interaktionen als potenzielle künftige Medikamentenziele.