BACKGROUND The bHLH transcription factor TWIST1 plays a key role in the embryonic development and in tumorigenesis. Some loss-of-function mutations of the TWIST1 gene have been shown to cause an autosomal dominant craniosynostosis, known as the Saethre-Chotzen syndrome (SCS). Although the functional impacts of many TWIST1 mutations have been experimentally reported, little is known on the molecular mechanisms underlying their loss-of-function. In a previous study, we highlighted the predictive value of in silico molecular dynamics (MD) simulations in deciphering the molecular function of TWIST1 residues. RESULTS Here, since the substitution of the arginine 154 amino acid by a glycine residue (R154G) is responsible for the SCS phenotype and the substitution of arginine 154 by a proline experimentally decreases the dimerizing ability of TWIST1, we investigated the molecular impact of this point mutation using MD approaches. Consistently, MD simulations highlighted a clear decrease in the stability of the α-helix during the dimerization of the mutated R154P TWIST1/E12 dimer compared to the wild-type TE complex, which was further confirmed in vitro using immunoassays. CONCLUSIONS Our study demonstrates that MD simulations provide a structural explanation for the loss-of-function associated with the SCS TWIST1 mutation and provides a proof of concept of the predictive value of these MD simulations. This in silico methodology could be used to determine reliable pharmacophore sites, leading to the application of docking approaches in order to identify specific inhibitors of TWIST1 complexes.

中文翻译：

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TWIST1的R154P点突变后，TWIST1 / E12复合物二聚化的失稳：计算机方法。

背景技术bHLH转录因子TWIST1在胚胎发育和肿瘤发生中起关键作用。业已证明，TWIST1基因的一些功能丧失突变会导致常染色体显性遗传性颅内突增生，称为Saethre-Chotzen综合征（SCS）。尽管已通过实验报道了许多TWIST1突变的功能影响，但对其功能丧失的分子机制了解甚少。在先前的研究中，我们强调了计算机分子动力学（MD）模拟在预测TWIST1残基的分子功能方面的预测价值。结果在这里，由于精氨酸154氨基酸被甘氨酸残基（R154G）取代是SCS表型的原因，精氨酸154被脯氨酸取代在实验上降低了TWIST1的二聚能力，我们使用MD方法研究了该点突变的分子影响。一致地，与野生型TE复合物相比，MD模拟始终突出显示了与野生型TE复合物相比，在突变的R154P TWIST1 / E12二聚体二聚化过程中，α螺旋的稳定性明显降低，这在体外已通过免疫测定进一步证实。结论我们的研究表明，MD模拟为与SCS TWIST1突变相关的功能丧失提供了结构性解释，并为这些MD模拟的预测价值提供了概念证明。这种计算机方法学可用于确定可靠的药效团位点，从而导致对接方法的应用，以鉴定TWIST1复合物的特异性抑制剂。MD模拟显示，与野生型TE复合物相比，在突变的R154P TWIST1 / E12二聚体二聚化过程中，α螺旋的稳定性明显降低，这在体外已通过免疫测定进一步证实。结论我们的研究表明，MD模拟为与SCS TWIST1突变相关的功能丧失提供了结构性解释，并为这些MD模拟的预测价值提供了概念证明。该计算机方法学可用于确定可靠的药效团位点，从而导致对接方法的应用，以鉴定TWIST1复合物的特异性抑制剂。MD模拟显示，与野生型TE复合物相比，在突变的R154P TWIST1 / E12二聚体二聚化过程中，α螺旋的稳定性明显降低，这在体外已通过免疫测定进一步证实。结论我们的研究表明，MD模拟为与SCS TWIST1突变相关的功能丧失提供了结构性解释，并为这些MD模拟的预测价值提供了概念证明。这种计算机方法学可用于确定可靠的药效团位点，从而导致对接方法的应用，以鉴定TWIST1复合物的特异性抑制剂。使用免疫测定进一步证实了这一点。结论我们的研究表明，MD模拟为与SCS TWIST1突变相关的功能丧失提供了结构性解释，并为这些MD模拟的预测价值提供了概念证明。这种计算机方法学可用于确定可靠的药效团位点，从而导致对接方法的应用，以鉴定TWIST1复合物的特异性抑制剂。使用免疫测定进一步证实了这一点。结论我们的研究表明，MD模拟为与SCS TWIST1突变相关的功能丧失提供了结构性解释，并为这些MD模拟的预测价值提供了概念证明。这种计算机方法学可用于确定可靠的药效团位点，从而导致对接方法的应用，以鉴定TWIST1复合物的特异性抑制剂。