Bacterial Outer Membranes and Interactions with Proteins

细菌外膜及其与蛋白质的相互作用

基本信息

  • 批准号:
    1727508
  • 负责人:
  • 金额:
    $ 34.62万
  • 依托单位:
  • 依托单位国家:
    美国
  • 项目类别:
    Standard Grant
  • 财政年份:
    2016
  • 资助国家:
    美国
  • 起止时间:
    2016-12-01 至 2019-06-30
  • 项目状态:
    已结题

项目摘要

The cytoplasm of gram-negative bacteria is surrounded by a membrane composed of two layers: the inner membrane (or periplast) and the outer membrane (OM). The OM separates the periplasm from the external environment and functions as a selective barrier that prevents the entry of toxic molecules such as antibiotics and bile salts into the bacteria. This selective barrier is crucial for survival of bacteria in diverse and hostile environments. This project seeks to acquire an in-depth and molecular-level understanding of how the bacterial OMs behave and work for various types of bacteria, how membrane proteins behave in the OM and interact with the OM, and how solute molecules, especially antibiotics, can enter through the OMs. This will be accomplished using start-of-the-art molecular modeling and simulations. This project will also form the basis for a general approach for molecular modeling and simulation of the OM that will be freely available through the CHARMM-GUI website (www.charmm-gui.org) so that researchers in various disciplines can investigate other important OMs and associated proteins. Both graduate and undergraduate students will be trained in the interdisciplinary discipline of computational biophysics. In particular, this project will raise the scientific literacy of the public through the publication of research results and workshop participation.The cell envelope surrounding a gram-negative bacteria's cytoplasm is composed of an inner membrane, the periplasm, and an outer membrane (OM). The OM is unique in terms of having beta-barrel membrane proteins and a highly asymmetric lipid bilayer containing phospholipids in its inner leaflet and lipopolysaccharide (LPS) in its outer leaflet. This project aims to provide an in-depth and unprecedented understanding of the structural and dynamics of the OMs from various bacteria, interactions between proteins and OMs, and their influences on antibiotic permeation by establishing reliable computational methods for all-atom modeling and simulation of various complex OMs of gram-negative bacteria and membrane proteins in various OMs. The research will found the basis for a general approach of LPS/OM molecular modeling and simulation. This project also seeks to foster synergistic scientific research and education on LPS molecules and bacterial OMs by providing reliable and general computational methods (through LPS Modeler and Outer Membrane Builder in CHARMM-GUI) to students and researchers in the simulation community and other disciplines.
革兰氏阴性细菌的细胞质被两层组成的膜包围:内膜(或Periplast)和外膜(OM)。 OM将周围物与外部环境区分开,作为选择性屏障,可防止毒性分子(例如抗生素和胆汁盐)进入细菌。 这种选择性障碍对于在多样化和敌对环境中细菌存活至关重要。该项目旨在获得对细菌OMS如何行为和对各种细菌的行为以及膜蛋白在OM中的表现并与OM相互作用以及溶质分子,尤其是抗生素如何通过OMS进入OMS的膜蛋白的行为以及如何与OM相互作用的深入和分子水平的理解。 这将使用启动分子建模和模拟来完成。该项目还将构成通过Charmm-GUI网站(www.charmm-gui.org)免费获得分子建模和模拟的一般方法的基础,以便各种学科的研究人员可以研究其他重要的OM和相关蛋白质。研究生和本科生都将接受计算生物物理学的跨学科学科培训。特别是,该项目将通过发布研究结果和研讨会参与来提高公众的科学素养。围绕革兰氏阴性细菌的细胞细胞的细胞包膜由内膜,骨膜和外膜(OM)组成。 OM在其内部小叶和脂多糖(LPS)中含有β-桶膜蛋白和高度不对称的脂质双层蛋白的独特性。该项目旨在提供对各种细菌中OMS的结构和动力学的深入和前所未有的理解,蛋白质与OMS之间的相互作用以及它们对抗生素渗透的影响,通过建立可靠的计算方法,以建立可靠的计算方法,以实现全原子模型和各种OMBES oms oms oms oms oms oms oms oms oms oms oms oms oms oms的全原子建模和模拟。该研究将为LPS/OM分子建模和仿真的一般方法找到基础。该项目还试图通过向模拟社区和其他学科的学生和研究人员提供可靠和一般的计算方法(通过LPS建模者和外膜建造者)来促进有关LPS分子和细菌OMS的协同科学研究和教育。

项目成果

期刊论文数量(8)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(0)
Conformational States of the Cytoprotective Protein Bcl-xL
  • DOI:
    10.1016/j.bpj.2020.08.014
  • 发表时间:
    2020-10-06
  • 期刊:
  • 影响因子:
    3.4
  • 作者:
    Ryzhov, Pavel;Tian, Ye;Marassi, Francesca M.
  • 通讯作者:
    Marassi, Francesca M.
Modeling and Simulation of Bacterial Outer Membranes with Lipopolysaccharides and Enterobacterial Common Antigen
  • DOI:
    10.1021/acs.jpcb.0c03353
  • 发表时间:
    2020-07-16
  • 期刊:
  • 影响因子:
    3.3
  • 作者:
    Gao, Ya;Lee, Jumin;Im, Wonpil
  • 通讯作者:
    Im, Wonpil
Mutually constructive roles of Ail and LPS in Yersinia pestis serum survival
Ail 和 LPS 在鼠疫耶尔森氏菌血清存活中的相互建设性作用
  • DOI:
    10.1111/mmi.14530
  • 发表时间:
    2020
  • 期刊:
  • 影响因子:
    3.6
  • 作者:
    Singh, Chandan;Lee, Hwayoung;Tian, Ye;Schesser Bartra, Sara;Hower, Suzanne;Fujimoto, Lynn M.;Yao, Yong;Ivanov, Sergey A.;Shaikhutdinova, Rima Z.;Anisimov, Andrey P.
  • 通讯作者:
    Anisimov, Andrey P.
Preferred conformations of lipooligosaccharides and oligosaccharides of Moraxella catarrhalis
  • DOI:
    10.1093/glycob/cwz086
  • 发表时间:
    2020-02-01
  • 期刊:
  • 影响因子:
    4.3
  • 作者:
    Gao, Ya;Lee, Jumin;Im, Wonpil
  • 通讯作者:
    Im, Wonpil
Molecular Simulations of Gram-Negative Bacterial Membranes Come of Age
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生存時間解析モデルを用いたベンチャー企業の成長予測
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  • DOI:
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    0
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  • 通讯作者:
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  • 通讯作者:
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知道了