This study investigates the use of microsatellite loci for estimating relatedness between individuals in wild, outbred, vertebrate populations. We measured allele frequencies at 20 unlinked, dinucleotide-repeat microsatellite loci in a population of wild mice (Mus musculus), and used these observed frequencies to generate the expected distributions of pairwise relatedness among full sib, half sib, and unrelated pairs of individuals, as would be estimated from the microsatellite data. In this population one should be able to discriminate between unrelated and full-sib dyads with at least 97% accuracy, and to discriminate half-sib pairs from unrelated pairs or from full-sib pairs with better than 80% accuracy. If one uses the criterion that parent-offspring pairs must share at least one allele per locus, then only 15% of full-sib pairs, 2% of half-sib pairs, and 0% of unrelated pairs in this population would qualify as potential parent-offspring pairs. We verified that the simulation results (which assume a random mating population in Hardy-Weinberg and linkage equilibrium) accurately predict results one would obtain from this population in real life by scoring laboratory-bred full- and half-sib families whose parents were wild-caught mice from the study population. We also investigated the effects of using different numbers of loci, or loci of different average heterozygosities (He), on misclassification frequencies. Both variables have strong effects on misclassification rate. For example, it requires almost twice as many loci of He = 0.62 to achieve the same accuracy as a given number of loci He = 0.75. Finally, we tested the ability of UPGMA clustering to identify family groups in our population. Clustering of allele matching scores among the offspring of four sets of independent maternal half sibships (four females, each mated to two different males) perfectly recovered the true family relationships.

Abstract Targeted protein degradation (TPD) has emerged as a powerful approach in drug discovery for removing (rather than inhibiting) proteins implicated in diseases. A key step in this approach is the formation of an induced proximity complex, where a degrader molecule recruits an E3 ligase to the protein of interest (POI), facilitating the transfer of ubiquitin to the POI and initiating the proteasomal degradation process. Here, we address three critical aspects of the TPD process: 1) formation of the ternary complex induced by a degrader molecule, 2) conformational heterogeneity of the ternary complex, and 3) assessment of ubiquitination propensity via the full Cullin Ring Ligase (CRL) macromolecular assembly. The novel approach presented here combines experimental biophysical data—in this case hydrogen-deuterium exchange mass spectrometry (HDX-MS, which measures the solvent exposure of protein residues)—with all-atom explicit solvent molecular dynamics (MD) simulations aided by enhanced sampling techniques to predict structural ensembles of ternary complexes at atomic resolution. We present results demonstrating the efficiency, accuracy, and reliability of our approach to predict ternary structure ensembles using the bromodomain of SMARCA2 (SMARCA2 BD ) with the E3 ligase VHL as the system of interest. The simulations reproduce X-ray crystal structures – including prospective simulations validated on a new structure that we determined in this work (PDB ID: 7S4E) – with root mean square deviations (RMSD) of 1.1 to 1.6 Å. The simulations also reveal a structural ensemble of low-energy conformations of the ternary complex within a broad energy basin. To further characterize the structural ensemble, we used snapshots from the aforementioned simulations as seeds for Hamiltonian replica exchange molecular dynamics (HREMD) simulations, and then perform 7.1 milliseconds of aggregate simulation time using Folding@home. The resulting free energy surface identifies the crystal structure conformation within a broad low-energy basin and the dynamic ensemble is consistent with solution-phase biophysical experimental data (HDX-MS and small-angle x-ray scattering, SAXS). Finally, we graft structures from the ternary complexes onto the full CRL and perform enhanced sampling simulations, where we find that differences in degradation efficiency can be explained by the proximity distribution of lysine residues on the POI relative to the E2-loaded ubiquitin. Several of the top predicted ubiquitinated lysine residues are validated prospectively through a ubiquitin mapping proteomics experiment.