综述：蛋白质-核酸复合物结构研究的数据库和网络工具

这篇综述系统梳理了蛋白质-DNA/RNA复合物的结构研究资源，涵盖实验数据库（PDB/EMDB/BMRB）、衍生数据库（NAKB/3D-footprint）和AI预测工具（AlphaFold3/Chai-1），指出该领域工具稀缺性源于蛋白质与核酸结构整合方法的不足，并展望AI技术将推动该领域发展。

　　

蛋白质-核酸复合物结构研究的数据库和网络工具

蛋白质与核酸的相互作用是生命活动的核心，涉及DNA复制修复、RNA加工、基因调控等关键过程。三维结构研究为理解这些分子机制提供了原子级视角，但相关研究资源远少于蛋白质-蛋白质相互作用领域。

核心实验数据库

蛋白质数据库（PDB）作为结构生物学的基石，收录了近1.5万组蛋白质-核酸复合物结构，占其总条目不足6%。冷冻电镜（cryo-EM）技术的"分辨率革命"使该技术成为当前主要研究手段，2023-2024年70%以上新解结构采用此方法。电子显微镜数据库（EMDB）存储原始电镜图谱，其中5446张与蛋白质-核酸复合物相关。核磁共振数据库（BMRB）和小角散射数据库（SASBDB）则分别提供动态结构信息和溶液状态低分辨率数据，后者包含451组异源复合物数据。

衍生数据库与专业工具

核酸知识库（NAKB）对PDB中的核酸结构进行深度注释，包含14671个条目。3D-footprint和DNAproDB专注于蛋白-DNA结合特异性分析，前者提供10803组复合物的结合位点数据。新兴的RNAproDB则实现蛋白-RNA相互作用可视化，支持用户上传结构分析。值得注意的是，PPI3D数据库将蛋白质-核酸界面按序列和结构相似性聚类，收录达16万个界面，为分子对接研究提供重要参考。

AI驱动的结构预测革命

AlphaFold3的发布标志着蛋白质-核酸复合物预测进入新纪元，其可同时处理蛋白质、核酸、配体等组分。尽管当前预测精度仍低于纯蛋白质模型（CASP15实验中蛋白-RNA复合物预测全部失败），但Chai-1、Boltz-1等后续模型正在快速跟进。传统分子对接工具如HADDOCK和NPDock在组分构象变化较小时仍具应用价值，但需结合实验数据验证。

结构分析与功能注释

VoroContacts通过Voronoi镶嵌算法分析接触界面，可精确到原子级分辨率。CAD-score和US-align分别采用非叠加局部比较和全局比对策略，适应不同类型复合物结构评估。DeepPBS利用几何深度学习预测蛋白-DNA结合特异性，突破了传统3D-footprint仅支持预分析数据的限制。

挑战与展望

当前主要瓶颈在于实验数据匮乏——PDB中蛋白质-核酸复合物仅占蛋白-蛋白复合物的7.5%。CRISPR-Cas系统等特殊家族虽有REBASE、CasPEDIA等专题数据库，但整体覆盖不足。随着AlphaFold3等AI模型迭代和CASP实验增加核酸靶标数量，未来五年或将迎来结构预测精度的突破，这将显著推动基因治疗和合成生物学等领域发展。专业工具的整合化成为趋势，如PPI3D已实现蛋白质-核酸-配体相互作用统一分析框架，为跨学科研究提供新范式。