Conformational and functional analysis of Apolipoprotein E
载脂蛋白E的构象和功能分析
基本信息
- 批准号:10334412
- 负责人:
- 金额:$ 44.45万
- 依托单位:
- 依托单位国家:美国
- 项目类别:
- 财政年份:2019
- 资助国家:美国
- 起止时间:2019-05-01 至 2024-01-31
- 项目状态:已结题
- 来源:
- 关键词:AdoptedAffinityAllelesAlzheimer&aposs DiseaseAlzheimer&aposs disease riskApolipoprotein EBindingBinding ProteinsBiochemicalCardiovascular PathologyCardiovascular systemCarrier ProteinsCerebrospinal FluidCholesterol HomeostasisComplexDataDiseaseEquilibriumExhibitsFluorescence Resonance Energy TransferFluorescence SpectroscopyHealthHeterogeneityLate Onset Alzheimer DiseaseLengthLigandsLightLinkLipid BindingLipidsLipoproteinsMethodsModelingMolecularMolecular ConformationMovementPathogenicityPhysiologicalPlasmaPlayPoint MutationPropertyProtein ConformationProtein FragmentProtein IsoformsProteinsRiskRoleStructural ModelsStructureTestingThinkingTimeToxic effectVariantVesicleapolipoprotein E-3basecardiovascular disorder riskconformerexperimental studyflexibilitygenetic risk factorinterestlipid transportmonomernanodisknanosecondnovelnovel strategiesnovel therapeutic interventionparticleprotein functionrecruitsingle moleculesingle-molecule FRETsmall moleculestructural biology
项目摘要
ABSTRACT
The ε4-allele isoform of apolipoprotein E (ApoE4) plays a key-role in Alzheimer's disease and
cardiovascular pathologies. A large body of evidence support that conformations of the protein are instrumental
in its contribution to function and disease; yet, much remains unknown about the conformational ensemble of
full-length ApoE and its role in protein (dis)function, largely because of its elevated propensity for
aggregation/oligomerization and inherent flexibility.
In our lab, we have overcome these complications by harnessing state-of-the-art single-molecule
fluorescence spectroscopy and, for the first time, we are able to access the structural ensemble of the
monomeric full-length ApoE4 (free in solution, embedded in oligomers, and bound to lipids). Our preliminary
data clearly indicate that ApoE4 adopts at least three distinct conformers – previously unidentified – that
coexist in equilibrium. These conformers are highly dynamic and malleable to oligomerization and lipid binding.
These novel observations led us to hypothesize that single-point mutations and small molecules can
perturb the structural ensemble favoring/disfavoring specific “pathogenic” conformations, whereas interaction
with ligands (e.g. lipids) alters the equilibrium between the different conformers selecting for specific
conformations that are required for protein function. Our approach will allow us to determine the conformational
properties of ApoE, probe current structural models, and test our hypothesis. The specific aims are as follows:
1) determine the conformational changes and domain movements within the pathogenic ApoE4 and elucidate
how point mutations and small molecules modulate protein toxicity; 2) understand the mechanism of lipid
interactions, from synthetic lipid vesicles to physiological lipoproteins.
A comprehensive description of the structural conformations and dynamics of ApoE in the presence
and absence of lipids will shed light on the molecular mechanism behind its role in health and disease, paving
the way to developing new therapeutic strategies.
抽象的
载脂蛋白 E (ApoE4) 的 ε4 等位基因亚型在阿尔茨海默病和
大量证据支持蛋白质的构象具有重要作用。
然而,关于其构象整体仍然有很多未知之处;
全长 ApoE 及其在蛋白质(功能障碍)中的作用,很大程度上是因为其增加的倾向
聚集/寡聚和固有的灵活性。
在我们的实验室中,我们通过利用最先进的单分子技术克服了这些并发症
荧光光谱,我们第一次能够获得该结构的整体
单体全长 ApoE4(游离于溶液中,嵌入寡聚物中,并与脂质结合)。
数据清楚地表明 ApoE4 采用至少三种不同的构象异构体(之前未识别)
这些构象异构体是高度动态的并且可塑性低聚和脂质结合。
这些新颖的观察使我们认识到单点突变和小分子可以
扰乱有利于/不利于特定“致病”构象的结构整体,而相互作用
与配体(例如脂质)改变不同构象异构体之间的平衡,选择特定的
我们的方法将使我们能够确定蛋白质功能所需的构象。
ApoE的性质,探讨当前的结构模型,并检验我们的假设,具体目标如下:
1) 确定致病性 ApoE4 内的构象变化和结构域运动并阐明
点突变和小分子如何调节蛋白质毒性2)了解脂质的机制;
从合成脂质囊泡到生理脂蛋白的相互作用。
全面描述 ApoE 存在的结构构象和动力学
脂质的缺失将揭示其在健康和疾病中作用背后的分子机制,为
开发新的治疗策略的方法。
项目成果
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