Phosphoregulation of the Kinesin Motor Domain: Structure, Dynamics and Function

驱动蛋白运动域的磷酸调节:结构、动力学和功能

基本信息

  • 批准号:
    8238617
  • 负责人:
  • 金额:
    $ 46.78万
  • 依托单位:
  • 依托单位国家:
    美国
  • 项目类别:
  • 财政年份:
    2012
  • 资助国家:
    美国
  • 起止时间:
    2012-05-01 至 2016-04-30
  • 项目状态:
    已结题

项目摘要

DESCRIPTION (provided by applicant): Kinesins are mechanochemical enzymes which utilize ATP hydrolysis to transport cargos directionally along the microtubule lattice or to regulate microtubule assembly/disassembly. Kinesin function and localization within the cell are tightly regulated via a mechanism of kinase-mediated phosphorylation at specific residues. While the phosphoregulation of kinesins has been studied for decades, analyses have focused almost entirely on phosphorylation sites outside of the conserved catalytic core (motor domain). However, it has recently been shown that the activity of kinesins can be regulated through the phosphorylation of highly conserved residues within their motor domains. This proposal investigates the central hypothesis that phosphorylation of several highly conserved residues within the kinesin motor domain regulates its structural, dynamic and functional interactions with microtubules. Our objectives are to 1) identify new physiologically relevant phosphorylation sites on the kinesin motor domain; 2) identify structural changes induced by phosphorylation at these sites; and 3) determine how these changes are translated into alterations of kinesin catalytic activity and cellular function. The following two Specific Aims will be pursued. Aim 1: Test the hypothesis that regulation of the motor domains of kinesins across the superfamily is mediated through a small number of globally conserved phosphorylation sites. Phosphorylation of these sites rapidly and reversibly alters key structural features of the enzymes' catalytic core. Structure/function relationships that will be tested include tubulin binding and ATP hydrolysis, which are common to all motors. Aim 2: Test the hypothesis that regulation of the motor domains specific to each kinesin family is mediated through a small number of family-conserved phosphorylation sites. Phosphorylation of these sites regulates family-specific functions via specific structural modifications. A multidisciplinary approach to achieve these aims will be pursued, including Electron Paramagnetic Resonance (EPR), single molecule fluorescence spectroscopies, Cryo electron microscopy, biomolecular simulations, multidimensional live cell imaging, and in vitro and in vivo functional analysis. Using a synergistic integration of these techniques, the role of kinesin motor domain phosphorylation will be comprehensively investigated from the molecular to the cellular level. Relevance: The kinesins to be studied in this proposal perform key roles in cell division, development and function, all of which are subject to regulation by phosphorylation. Miss-regulation of these processes has been linked to numerous human diseases. This project is relevant to public health because it will bridge a fundamental gap in our knowledge of kinesin functionality and provide a structural framework to guide the development of novel therapeutic agents targeting these diseases. PUBLIC HEALTH RELEVANCE: The goal of this project is to understand the mechanism of phosphoregulation of kinesins within their motor domain from the molecular to the cellular level. This research is relevant to the mission of NIH in that will bridge a fundamental gap in our knowledge of kinesin functionality and provide a structural framework to guide the development of novel therapeutic agents targeting numerous human diseases.
描述(由申请人提供):驱动蛋白是机械化学酶,其利用ATP水解来沿着微管晶格定向运输货物或调节微管组装/分解。细胞内的驱动蛋白功能和定位通过激酶介导的特定残基磷酸化机制受到严格调节。虽然驱动蛋白的磷酸调节已经研究了几十年,但分析几乎完全集中在保守催化核心(运动结构域)之外的磷酸化位点。然而,最近的研究表明,驱动蛋白的活性可以通过其运动域内高度保守的残基的磷酸化来调节。该提案研究了一个中心假设,即驱动蛋白运动域内几个高度保守残基的磷酸化调节其与微管的结构、动态和功能相互作用。我们的目标是 1) 确定驱动蛋白运动域上新的生理相关磷酸化位点; 2) 鉴定这些位点磷酸化引起的结构变化; 3) 确定这些变化如何转化为驱动蛋白催化活性和细胞功能的改变。将追求以下两个具体目标。目标 1:检验整个超家族驱动蛋白运动域的调节是通过少数全局保守的磷酸化位点介导的假设。这些位点的磷酸化快速且可逆地改变酶催化核心的关键结构特征。将测试的结构/功能关系包括微管蛋白结合和 ATP 水解,这对所有电机来说都是常见的。目标 2:检验以下假设:每个驱动蛋白家族特有的运动结构域的调节是通过少数家族保守的磷酸化位点介导的。这些位点的磷酸化通过特定的结构修饰调节家族特异性功能。将采取多学科方法来实现这些目标,包括电子顺磁共振(EPR)、单分子荧光光谱、冷冻电子显微镜、生物分子模拟、多维活细胞成像以及体外和体内功能分析。利用这些技术的协同整合,将从分子到细胞水平全面研究驱动蛋白运动结构域磷酸化的作用。相关性:本提案中要研究的驱动蛋白在细胞分裂、发育和功能中发挥关键作用,所有这些都受到磷酸化的调节。这些过程的失调与许多人类疾病有关。该项目与公共卫生相关,因为它将弥补我们对驱动蛋白功能知识的根本差距,并提供一个结构框架来指导针对这些疾病的新型治疗剂的开发。 公共健康相关性:该项目的目标是从分子到细胞水平了解运动域内驱动蛋白的磷酸调节机制。这项研究与 NIH 的使命相关,它将弥合我们在驱动蛋白功能知识方面的根本差距,并提供一个结构框架来指导针对多种人类疾病的新型治疗药物的开发。

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 }}

GARY J. GERFEN其他文献

GARY J. GERFEN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('GARY J. GERFEN', 18)}}的其他基金

Phosphoregulation of the Kinesin Motor Domain: Structure, Dynamics and Function
驱动蛋白运动域的磷酸调节:结构、动力学和功能
  • 批准号:
    8658438
  • 财政年份:
    2012
  • 资助金额:
    $ 46.78万
  • 项目类别:
Phosphoregulation of the Kinesin Motor Domain: Structure, Dynamics and Function
驱动蛋白运动域的磷酸调节:结构、动力学和功能
  • 批准号:
    8462999
  • 财政年份:
    2012
  • 资助金额:
    $ 46.78万
  • 项目类别:
Proton Crystallography of Membrane Proteins Using High Frequency ENDOR
使用高频 ENDOR 进行膜蛋白质子晶体学分析
  • 批准号:
    7279333
  • 财政年份:
    2006
  • 资助金额:
    $ 46.78万
  • 项目类别:
Proton Crystallography of Membrane Proteins Using High Frequency ENDOR
使用高频 ENDOR 进行膜蛋白质子晶体学分析
  • 批准号:
    7011282
  • 财政年份:
    2006
  • 资助金额:
    $ 46.78万
  • 项目类别:
Proton Crystallography of Membrane Proteins Using High Frequency ENDOR
使用高频 ENDOR 进行膜蛋白质子晶体学分析
  • 批准号:
    7492999
  • 财政年份:
    2006
  • 资助金额:
    $ 46.78万
  • 项目类别:
Proton Crystallography of Membrane Proteins Using High Frequency ENDOR
使用高频 ENDOR 进行膜蛋白质子晶体学分析
  • 批准号:
    7681485
  • 财政年份:
    2006
  • 资助金额:
    $ 46.78万
  • 项目类别:
ADVANCED EPR STUDIES OF B12 DEPENDENT ENZYMES
B12 依赖性酶的高级 EPR 研究
  • 批准号:
    6039831
  • 财政年份:
    2000
  • 资助金额:
    $ 46.78万
  • 项目类别:
ADVANCED EPR STUDIES OF B12 DEPENDENT ENZYMES
B12 依赖性酶的高级 EPR 研究
  • 批准号:
    6628902
  • 财政年份:
    2000
  • 资助金额:
    $ 46.78万
  • 项目类别:
ADVANCED EPR STUDIES OF B12 DEPENDENT ENZYMES
B12 依赖性酶的高级 EPR 研究
  • 批准号:
    6498827
  • 财政年份:
    2000
  • 资助金额:
    $ 46.78万
  • 项目类别:
ADVANCED EPR STUDIES OF B12 DEPENDENT ENZYMES
B12 依赖性酶的高级 EPR 研究
  • 批准号:
    6351343
  • 财政年份:
    2000
  • 资助金额:
    $ 46.78万
  • 项目类别:

相似国自然基金

利用分子装订二硫键新策略优化改造α-芋螺毒素的研究
  • 批准号:
    82104024
  • 批准年份:
    2021
  • 资助金额:
    30 万元
  • 项目类别:
    青年科学基金项目
帽结合蛋白(cap binding protein)调控乙烯信号转导的分子机制
  • 批准号:
  • 批准年份:
    2021
  • 资助金额:
    58 万元
  • 项目类别:
CST蛋白复合体在端粒复制中对端粒酶移除与C链填补调控的分子机制研究
  • 批准号:
    31900521
  • 批准年份:
    2019
  • 资助金额:
    26.0 万元
  • 项目类别:
    青年科学基金项目
Wdr47蛋白在神经元极化中的功能及作用机理的研究
  • 批准号:
    31900503
  • 批准年份:
    2019
  • 资助金额:
    26.0 万元
  • 项目类别:
    青年科学基金项目
ID1 (Inhibitor of DNA binding 1) 在口蹄疫病毒感染中作用机制的研究
  • 批准号:
    31672538
  • 批准年份:
    2016
  • 资助金额:
    62.0 万元
  • 项目类别:
    面上项目

相似海外基金

DNAzymes for Site-Specific DNA and RNA Nucleobase Modification
用于位点特异性 DNA 和 RNA 核碱基修饰的 DNAzyme
  • 批准号:
    10630686
  • 财政年份:
    2023
  • 资助金额:
    $ 46.78万
  • 项目类别:
Mechanism of Substrate Unfolding by the AAA+ ATPase p97 and Binding Partners
AAA ATPase p97 和结合伙伴的底物解折叠机制
  • 批准号:
    10678124
  • 财政年份:
    2023
  • 资助金额:
    $ 46.78万
  • 项目类别:
Regulation of Genome Stability and Structure by the Nucleosome Remodeler HELLS in Leukemia
核小体重塑者 HELLS 对白血病基因组稳定性和结构的调节
  • 批准号:
    10818668
  • 财政年份:
    2023
  • 资助金额:
    $ 46.78万
  • 项目类别:
Mechanism of cytoskeletal transport and transcription-coupled DNA repair
细胞骨架运输和转录偶联DNA修复机制
  • 批准号:
    10669570
  • 财政年份:
    2022
  • 资助金额:
    $ 46.78万
  • 项目类别:
Impact of dilated cardiomyopathy mutations on cardiac myosin structure and function
扩张型心肌病突变对心肌肌球蛋白结构和功能的影响
  • 批准号:
    10595237
  • 财政年份:
    2022
  • 资助金额:
    $ 46.78万
  • 项目类别:
{{ showInfoDetail.title }}

作者:{{ showInfoDetail.author }}

知道了