Calcium Activated Membrane Targeting by the C2 Domain
C2 结构域的钙激活膜靶向
基本信息
- 批准号:6327343
- 负责人:
- 金额:$ 31.36万
- 依托单位:
- 依托单位国家:美国
- 项目类别:
- 财政年份:2001
- 资助国家:美国
- 起止时间:2001-04-01 至 2005-03-31
- 项目状态:已结题
- 来源:
- 关键词:calcium ion chemical kinetics cysteine electron spin resonance spectroscopy fluorescence spectrometry intracellular transport isozymes ligase lipid bilayer membrane magnesium ion membrane proteins nuclear magnetic resonance spectroscopy phospholipase A2 phospholipids potassium ion protein kinase C protein structure function protein transport site directed mutagenesis synaptotagmin ubiquitin
项目摘要
Description (applicant's description): The conserved C2 domain has been
recognized in over 500 proteins, where it plays a central role in targetting
proteins to new cellular locations during Ca2+ signals. The most common type of
targetting driven by this ubiquitous motif is Ca2+-triggered membrane docking,
which initiates critical signaling processes including neurotransmitter and
hormone release, activation or inactivation of phosphorylation and G protein
signaling cascades, inflammation, and cell cycle control. The present new
research proposal aims to develop a molecular picture of C2 domain function,
mechanism and structure. The five broad goals of the research are as follows.
(i) Distinct classes of C2 domains, differing in their Ca2+ activation
parameters and even their mechanisms, will be resolved by comparative
equilibrium and kinetic studies of isolated C2 domains from functionally
diverse proteins. (ii) The mechanisms by which these different C2 domain
classes dock to membranes will be elucidated, and residues essential for
membrane docking will be identified. (iii) A medium resolution structure of the
protein-membrane interface will be determined via a novel strategy. (iv) The
mechanism by which Ca2+ triggers membrane docking will be investigated.
Finally, (v) activation parameters and mechanistic models developed by studies
of isolated C2 domains will be tested in multi-domain proteins and in living
cells. To achieve these goals, a range of methods will be employed. Equilibrium
dialysis, fluorescence titrations and stopped flow kinetics will be used to
quantitate the equilibrium and kinetic features of selected C2 domains.
Scanning cysteine mutagenesis and careful solution measurements will identify
critical residues and forces that drive membrane docking. A novel combination
of EPR distance measurements and constraint-based modelling will reveal the
structure of the protein-membrane interface, and will probe the Ca2+ triggering
mechanism. Finally, hypotheses arising from in vitro studies of isolated C2
domains will be tested in multi-domain proteins and in living cells. Overall,
this research will provide the first detailed molecular portrait of one of the
most prevalent signaling motifs in nature, and will develop new methods to
probe the challenging protein-membrane interface. Furthermore, comparative
studies of C2 domains will provide information crucial to genomic analyses of
many signaling pathways.
描述(申请人的描述):保守的 C2 结构域已被
它在 500 多种蛋白质中得到识别,在靶向作用中发挥着核心作用
蛋白质在 Ca2+ 信号期间到达新的细胞位置。最常见的类型
这种普遍存在的基序驱动的靶向是 Ca2+ 触发的膜对接,
它启动关键的信号传导过程,包括神经递质和
激素释放、磷酸化和 G 蛋白的激活或失活
信号级联、炎症和细胞周期控制。现在的新
研究计划旨在开发 C2 结构域功能的分子图像,
机制和结构。该研究的五个主要目标如下。
(i) 不同类别的 C2 结构域,其 Ca2+ 激活不同
参数甚至它们的机制,将通过比较来解决
从功能上分离 C2 结构域的平衡和动力学研究
多种蛋白质。 (ii) 这些不同的 C2 结构域的机制
将阐明与膜对接的类,以及对于
将识别膜对接。 (iii) 中等分辨率结构
蛋白质-膜界面将通过一种新的策略来确定。 (四)
将研究 Ca2+ 触发膜对接的机制。
最后,(v)研究开发的激活参数和机制模型
分离的 C2 结构域将在多结构域蛋白和活体中进行测试
细胞。为了实现这些目标,将采用一系列方法。平衡
透析、荧光滴定和停流动力学将用于
定量选定 C2 域的平衡和动力学特征。
扫描半胱氨酸诱变和仔细的溶液测量将识别
驱动膜对接的关键残留物和力。新颖的组合
EPR 距离测量和基于约束的建模将揭示
蛋白质-膜界面的结构,并将探测 Ca2+ 触发
机制。最后,由分离的 C2 体外研究得出的假设
结构域将在多结构域蛋白质和活细胞中进行测试。全面的,
这项研究将提供第一个详细的分子肖像
自然界中最普遍的信号基序,并将开发新方法
探索具有挑战性的蛋白质-膜界面。此外,比较
C2 结构域的研究将为基因组分析提供至关重要的信息
许多信号通路。
项目成果
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