Aromatic Interactions in Nucleotide/Carbohydrate Binding

核苷酸/碳水化合物结合中的芳香族相互作用

基本信息

批准号：
7343268
负责人：
MARCEY L WATERS
金额：
$ 24.52万
依托单位：
UNIV OF NORTH CAROLINA CHAPEL HILL
依托单位国家：
美国
项目类别：
财政年份：
2005
资助国家：
美国
起止时间：
2005-02-05 至 2010-01-31
项目状态：
已结题

项目摘要

Molecular design is a powerful tool for assessing our knowledge of molecular recognition events and noncovalent interactions. Our current knowledge of molecular recognition has been advanced greatly through the design of molecular receptors, from early work on crown ethers to current work on receptors for anions. Much has been learned about the complex aspects of protein folding and structure through the de novo design of proteins as well. Conceptually, protein de novo design is also a powerful method for defining critical elements in biomolecular recognition. In this proposal we aim to utilize a designed structured peptide to investigate aspects of biomolecular recognition, including protein-nucleic acid and protein-carbohydrate recognition. We have developed a beta-hairpin peptide that binds to nucleotides and ssDNA through a combination of aromatic stacking and electrostatic interactions. We intend to utilize this system to investigate aspects of sequence and structure-selective recognition of DNA. With regard to structure selective recognition, we will investigate the role of stacking interactions in selective recognition of alkylated bases in duplex DNA, mimicking glycosylase enzymes and mRNA-cap binding proteins. These studies have potential applications to chemotherapy, control of gene expression, and antiviral therapies. A beta-hairpin system will also be utilized to study the carbohydrate-pi interaction, which is a poorly understood molecular recognition motif that is commonly found in carbohydrate binding proteins. We will compare the findings of these studies to those of cation-pi, pi-pi, and hydrophobic interactions to determine fundamental aspects of this type of interaction. We will then apply it to the development of carbohydrate receptors as mimics of carbohydrate-binding proteins. These studies will provide important insights into protein binding of carbohydrates, which is a crucial aspect of biomolecular recognition.

分子设计是评估我们对分子识别事件和非共价相互作用的了解的强大工具。通过分子受体的设计，从早期对冠醚的研究到目前对阴离子受体的研究，我们目前对分子识别的了解已经得到了很大的进步。通过蛋白质的从头设计，人们对蛋白质折叠和结构的复杂方面也有了很多了解。从概念上讲，蛋白质从头设计也是定义生物分子识别中关键元素的强大方法。在本提案中，我们的目标是利用设计的结构化肽来研究生物分子识别的各个方面，包括蛋白质-核酸和蛋白质-碳水化合物认出。我们开发了一种 β-发夹肽，它通过芳香堆积和静电相互作用的组合与核苷酸和 ssDNA 结合。我们打算利用这个系统来研究 DNA 的序列和结构选择性识别的各个方面。关于结构选择性识别，我们将研究堆积相互作用在双链 DNA 中烷基化碱基选择性识别中的作用，模拟糖基化酶和 mRNA-cap 结合蛋白。这些研究在化疗、基因表达控制和抗病毒治疗方面具有潜在的应用。 β-发夹系统还将用于研究碳水化合物-pi 相互作用，这是一种人们知之甚少的分子识别基序，常见于碳水化合物结合蛋白中。我们将这些研究的结果与阳离子-pi、pi-pi 和疏水相互作用的结果进行比较，以确定此类相互作用的基本方面。然后，我们将其应用于碳水化合物受体的开发，作为碳水化合物结合蛋白的模拟物。这些研究将提供重要的见解碳水化合物的蛋白质结合，这是生物分子识别的一个重要方面。

项目成果

期刊论文数量（6）

专著数量（0）

科研奖励数量（0）

会议论文数量（0）

专利数量（0）

Redesign of a WW domain peptide for selective recognition of single-stranded DNA.

重新设计 WW 结构域肽，用于选择性识别单链 DNA。

DOI：
10.1021/bi101116a
发表时间：
2011
期刊：
Biochemistry
影响因子：
2.9
作者：
Stewart,AmandaL;Park,JessicaH;Waters,MarceyL
通讯作者：
Waters,MarceyL

Pressure perturbation calorimetry of helical peptides.

螺旋肽的压力微扰量热法。

DOI：
10.1002/prot.20819
发表时间：
2006
期刊：
Proteins
影响因子：
2.9
作者：
Barrett,DevinG;Minder,CMichael;Mian,MichelleU;Whittington,ShellyJ;Cooper,WJohn;Fuchs,KristinM;Tripathy,Ashutosh;Waters,MarceyL;Creamer,TrevorP;Pielak,GaryJ
通讯作者：
Pielak,GaryJ

Structural effects on ss- and dsDNA recognition by a beta-hairpin peptide.

β-发夹肽对 ss- 和 dsDNA 识别的结构影响。