Studies on Enzyme Activation and Novel Modes of Inhibition

酶激活和新抑制模式的研究

基本信息

  • 批准号:
    10543563
  • 负责人:
  • 金额:
    $ 39.53万
  • 依托单位:
  • 依托单位国家:
    美国
  • 项目类别:
  • 财政年份:
    2020
  • 资助国家:
    美国
  • 起止时间:
    2020-01-01 至 2024-12-31
  • 项目状态:
    已结题

项目摘要

Progress in studies of enzyme mechanisms has slowed in recent years, in part because investigators have failed to clearly define all of the important questions that must be addressed in order to move towards final conclusions about these reaction mechanisms. Many of the studies described in this grant are designed to leverage the potential for creative work directed towards answering the following question: "How do enzymes achieve their specificity in transition state (TS) binding?" This potential has been harnessed in studies in Buffalo on the mechanism of action of triosephosphate isomerase (TIM), orotidine 5'-monophosphate decarboxylase (OMPDC) and glycerol 3-phosphate dehydrogenase (GPDH). These enzymes undergo dianion-driven conformational changes from loose, unliganded, open enzymes to stiff, structured, catalytically active closed forms, which act as “switches” that turn on the expression of tight transition state binding interactions. Four key question are addressed in this grant, with the goals of generalizing earlier conclusions from TIM, OMPDC, and GPDH to other enzymes, and of initiating new studies to develop novel inhibitors of TIM and OMPDC from pathogenic organisms. Key Question 1: What other protein catalysts utilize binding interactions of their nonreacting substrate fragments to drive enzyme-activating conformational changes? These experiments will probe whether the binding energy from the adenosine ring of the substrate for adenylate kinase, or from the NAD cofactor of the substrate for alcohol dehydrogenase, which drive conformational changes during catalysis by these enzymes, act as a switch to turn on tight transition state binding interactions. Key Question 2: What interactions between the catalytic and activation sites of TIM, OMPDC and GPDH enable utilization of the intrinsic substrate binding energy for catalysis? Experiments are described to characterize a network of amino acid side chains involved in catalysis by GPDH, and to characterize the mechanism for activation of OMPDC by the utilization of binding interactions between the enzyme and the ribosyl hydroxyl groups of the substrates orotidine 5'-monophosphate (OMP) and 5-F-OMP. Key Question 3: Are computational methods sufficiently advanced to model the effect of site-directed mutations on the activation barrier for reactions catalyzed by TIM and GPDH? Calculations will be carried out in collaboration with Professor Lynn Kamerlin in Uppsala, Sweden, to determine whether existing EVB methods are able to model the results of extensive mutagenesis studies on these enzymes, with the goal of expanding the limits of these computational methods. Key Question 4: What is the potential for selection of peptides that show species specificity for inhibition of TIM and OMPDC from pathogenic organisms? Experiments are proposed, in collaboration with Professor Hiroaki Suga at the University of Tokyo, Japan, to identify species-specific inhibitors for TIM from Trypanosoma brucei and OMPDC from Plasmodium falciparum, and to characterize the important inhibitor-protein interactions by X-ray crystallography and computational docking studies.
近年来,酶机制的研究进展缓慢,部分原因是研究人员失败了 明确界定为得出最终结论而必须解决的所有重要问题 关于这些反应机制,本次资助中描述的许多研究旨在利用 创造性工作的潜力旨在回答以下问题:“酶如何实现其作用 过渡态(TS)结合的特异性?”这种潜力已在布法罗的研究中得到利用 磷酸三糖异构酶(TIM)、乳清苷5'-单磷酸脱羧酶(OMPDC)的作用机制 和甘油 3-磷酸脱氢酶 (GPDH) 这些酶经历双阴离子驱动的构象。 从松散的、无配体的、开放的酶转变为僵硬的、结构化的、具有催化活性的封闭形式,其作用 作为打开紧密过渡态结合相互作用表达的“开关”,有四个关键问题。 此项拨款中提出了解决方案,目标是将 TIM、OMPDC 和 GPDH 的早期结论推广到其他机构 酶,并启动新的研究,从病原体中开发 TIM 和 OMPDC 的新型抑制剂 关键问题 1:还有哪些其他蛋白质催化剂利用其非反应底物的结合相互作用。 片段驱动酶激活构象变化?这些实验将探讨是否 来自腺苷酸激酶底物的腺苷环或来自腺苷酸激酶的 NAD 辅因子的结合能 乙醇脱氢酶的底物,在这些酶的催化过程中驱动构象变化, 充当打开紧密过渡态结合相互作用的开关。关键问题 2:之间有什么相互作用。 TIM、OMPDC 和 GPDH 的催化和激活位点能够利用内在底物结合 催化能量?描述了表征参与的氨基酸侧链网络的实验 GPDH 催化,并通过结合来表征 OMPDC 的激活机制 酶与底物乳清苷 5'-单磷酸核糖基羟基之间的相互作用 (OMP) 和 5-F-OMP 关键问题 3:计算方法是否足够先进来模拟效果 TIM 和 GPDH 催化反应的活化屏障上的定点突变计算如下? 与瑞典乌普萨拉的 Lynn Kamerlin 教授合作进行,以确定是否存在 EVB 方法能够对这些酶的广泛诱变研究的结果进行建模,其目标是 扩大这些计算方法的局限性的关键问题 4:选择的潜力是什么? 具有抑制病原生物 TIM 和 OMPDC 的物种特异性的肽? 与日本东京大学的 Hiroaki Suga 教授合作进行了实验,以 鉴定来自布氏锥虫的 TIM 和来自恶性疟原虫的 OMPDC 的物种特异性抑制剂, 并通过 X 射线晶体学和计算来表征重要的抑制剂-蛋白质相互作用 对接研究。

项目成果

期刊论文数量(0)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(0)

数据更新时间:{{ journalArticles.updateTime }}

{{ item.title }}
{{ item.translation_title }}
  • DOI:
    {{ item.doi }}
  • 发表时间:
    {{ item.publish_year }}
  • 期刊:
  • 影响因子:
    {{ item.factor }}
  • 作者:
    {{ item.authors }}
  • 通讯作者:
    {{ item.author }}

数据更新时间:{{ journalArticles.updateTime }}

{{ item.title }}
  • 作者:
    {{ item.author }}

数据更新时间:{{ monograph.updateTime }}

{{ item.title }}
  • 作者:
    {{ item.author }}

数据更新时间:{{ sciAawards.updateTime }}

{{ item.title }}
  • 作者:
    {{ item.author }}

数据更新时间:{{ conferencePapers.updateTime }}

{{ item.title }}
  • 作者:
    {{ item.author }}

数据更新时间:{{ patent.updateTime }}

John P Richard其他文献

Claisen-type addition of glycine to pyridoxal in water.
甘氨酸与吡哆醛水溶液的克莱森型加成。
  • DOI:
    10.1021/ja047501v
  • 发表时间:
    2004-08-07
  • 期刊:
  • 影响因子:
    15
  • 作者:
    K. Tóth;T. Amyes;John P Richard;J. Paul G. Malthouse;Máire E Níbeilliú
  • 通讯作者:
    Máire E Níbeilliú
Formation and stability of carbocations and carbanions in water and intrinsic barriers to their reactions.
水中碳阳离子和碳负离子的形成和稳定性及其反应的内在障碍。
  • DOI:
    10.1021/ar0000556
  • 发表时间:
    2001-10-24
  • 期刊:
  • 影响因子:
    18.3
  • 作者:
    John P Richard;T. Amyes;M. Toteva
  • 通讯作者:
    M. Toteva

John P Richard的其他文献

{{ item.title }}
{{ item.translation_title }}
  • DOI:
    {{ item.doi }}
  • 发表时间:
    {{ item.publish_year }}
  • 期刊:
  • 影响因子:
    {{ item.factor }}
  • 作者:
    {{ item.authors }}
  • 通讯作者:
    {{ item.author }}

{{ truncateString('John P Richard', 18)}}的其他基金

Studies on Enzyme Activation and Novel Modes of Inhibition
酶激活和新抑制模式的研究
  • 批准号:
    10317064
  • 财政年份:
    2020
  • 资助金额:
    $ 39.53万
  • 项目类别:
Activation of Enzymes for Catalysis: The Role of Substrate-Induced Structural Changes
催化酶的激活:底物诱导的结构变化的作用
  • 批准号:
    9198549
  • 财政年份:
    2016
  • 资助金额:
    $ 39.53万
  • 项目类别:
Ribozymes for new genetic coding systems
用于新遗传编码系统的核酶
  • 批准号:
    7012204
  • 财政年份:
    2000
  • 资助金额:
    $ 39.53万
  • 项目类别:
Ribozymes for new genetic coding systems
用于新遗传编码系统的核酶
  • 批准号:
    6844940
  • 财政年份:
    2000
  • 资助金额:
    $ 39.53万
  • 项目类别:
Ribozymes for new genetic coding systems
用于新遗传编码系统的核酶
  • 批准号:
    7188027
  • 财政年份:
    2000
  • 资助金额:
    $ 39.53万
  • 项目类别:
MECHANISMS FOR ENZYME CATALYSIS OF HETEROLYTIC REACTION
酶催化杂解反应的机理
  • 批准号:
    3306775
  • 财政年份:
    1992
  • 资助金额:
    $ 39.53万
  • 项目类别:
MECHANISMS FOR ENZYME CATALYSIS OF HETEROLYTIC REACTION
酶催化杂解反应的机理
  • 批准号:
    2184725
  • 财政年份:
    1992
  • 资助金额:
    $ 39.53万
  • 项目类别:
MECHANISMS FOR ENZYME CATALYSIS OF HETEROLYTIC REACTION
酶催化杂解反应的机理
  • 批准号:
    2184726
  • 财政年份:
    1992
  • 资助金额:
    $ 39.53万
  • 项目类别:
MECHANISMS FOR ENZYME CATALYSIS OF HETEROLYTIC REACTIONS
酶催化杂解反应的机制
  • 批准号:
    3306774
  • 财政年份:
    1992
  • 资助金额:
    $ 39.53万
  • 项目类别:
MECHANISMS FOR ENZYME CATALYSIS OF HETEROLYTIC REACTIONS
酶催化杂解反应的机制
  • 批准号:
    3306773
  • 财政年份:
    1992
  • 资助金额:
    $ 39.53万
  • 项目类别:

相似国自然基金

本体驱动的地址数据空间语义建模与地址匹配方法
  • 批准号:
    41901325
  • 批准年份:
    2019
  • 资助金额:
    22.0 万元
  • 项目类别:
    青年科学基金项目
时空序列驱动的神经形态视觉目标识别算法研究
  • 批准号:
    61906126
  • 批准年份:
    2019
  • 资助金额:
    24.0 万元
  • 项目类别:
    青年科学基金项目
针对内存攻击对象的内存安全防御技术研究
  • 批准号:
    61802432
  • 批准年份:
    2018
  • 资助金额:
    25.0 万元
  • 项目类别:
    青年科学基金项目
大容量固态硬盘地址映射表优化设计与访存优化研究
  • 批准号:
    61802133
  • 批准年份:
    2018
  • 资助金额:
    23.0 万元
  • 项目类别:
    青年科学基金项目
IP地址驱动的多径路由及流量传输控制研究
  • 批准号:
    61872252
  • 批准年份:
    2018
  • 资助金额:
    64.0 万元
  • 项目类别:
    面上项目

相似海外基金

Reverse Tissue-Manufacturing of the Multicellular Sinoatrial Node Organoids
多细胞窦房结类器官的逆向组织制造
  • 批准号:
    10660542
  • 财政年份:
    2023
  • 资助金额:
    $ 39.53万
  • 项目类别:
The Role of Adenosine Kinase in Mixed Diastolic Heart Failure and Alzheimer Disease
腺苷激酶在混合性舒张性心力衰竭和阿尔茨海默病中的作用
  • 批准号:
    10679989
  • 财政年份:
    2023
  • 资助金额:
    $ 39.53万
  • 项目类别:
Poly(ADP-ribose)-dependent TDP-43 pathology in oxidative stress (R21)
氧化应激中聚 (ADP-核糖) 依赖性 TDP-43 病理学 (R21)
  • 批准号:
    10753095
  • 财政年份:
    2023
  • 资助金额:
    $ 39.53万
  • 项目类别:
AMPK localization, expression, and activity in Alzheimer's Disease
AMPK 在阿尔茨海默病中的定位、表达和活性
  • 批准号:
    10537142
  • 财政年份:
    2022
  • 资助金额:
    $ 39.53万
  • 项目类别:
Localization of adenosine to promote fracture healing
腺苷定位促进骨折愈合
  • 批准号:
    10700832
  • 财政年份:
    2022
  • 资助金额:
    $ 39.53万
  • 项目类别:
{{ showInfoDetail.title }}

作者:{{ showInfoDetail.author }}

知道了