Structure and Mechanism of a Prion-remodeling Factor

朊病毒重塑因子的结构和机制

基本信息

  • 批准号:
    8531529
  • 负责人:
  • 金额:
    $ 31.69万
  • 依托单位:
  • 依托单位国家:
    美国
  • 项目类别:
  • 财政年份:
    2013
  • 资助国家:
    美国
  • 起止时间:
    2013-07-01 至 2017-03-31
  • 项目状态:
    已结题

项目摘要

DESCRIPTION (provided by applicant): Prions are unconventional, highly infectious agents, which are composed entirely of a protein that adopts an abnormal conformation. In mammals, prion-mediated infections are responsible for several devastating and invariably fatal neurodegenerative diseases, collectively known as transmissible spongiform encephalopathies. A hallmark of prion diseases is the presence of amyloids, which are also associated with the pathology of non-prion diseases, ranging from Alzheimer's and Huntington's disease to systemic amyloidosis. The broad and long-term research objective is to uncover the functional role of molecular chaperones in prion replication. Yeast provides an excellent paradigm to investigate the mechanism of prion replication. [PSI+] is a yeast prion that increases translational read-through of nonsense codons. Like mammalian prions, [PSI+] consist entirely of protein and is formed by self-replicating amyloid conformers of the evolutionary conserved translation termination factor Sup35p (eRF3). The inheritance and maintenance of [PSI+] are governed by Hsp104, a 600-kDa, ring-forming ATP-dependent, protein-remodeling machine, which cooperates with the Hsp70 chaperone system in prion replication and protein disaggregation. The objective of this research is to provide a detailed mechanistic understanding of the prion-remodeling and protein disaggregating activities of Hsp104 and its bacterial homolog ClpB. Three specific aims are proposed: 1) to determine the 3D structure of an Hsp104-substrate complex, 2) to investigate the synergistic interaction between Hsp104 and Hsp70/Hsp40, and 3) to elucidate the mechanism of protein disaggregation and prion replication by the Hsp104 bi-chaperone system. To address our research questions, we will use a multi-facet approach consisting of hybrid structural biology methods, proteomic and chemical biology techniques, and yeast genetics. The combination of these methods provides a powerful approach to yield new mechanistic insight into the structure-function relationship of this remarkable family of ATP-dependent molecular machines in order that this information might be exploited to engineer new nano-machines with novel biological activities with potential applications in biotechnology and nano-medicine.
描述(由申请人提供):prions是非常规,高度感染的药物,这些药物完全由采用异常构象的蛋白质组成。在哺乳动物中,Prion介导的感染导致了几种毁灭性和不变的致命神经退行性疾病,统称为可传播的海绵状脑病。王室疾病的标志是淀粉样蛋白的存在,淀粉样蛋白也与非普里安疾病的病理有关,从阿尔茨海默氏病和亨廷顿氏病到全身性淀粉样变性。广泛的长期研究目标是揭示分子伴侣在prion复制中的功能作用。酵母提供了一个极好的范式来研究prion复制机制。 [PSI+]是一种酵母菌prion,可以增加无意码密码子的翻译通读。像哺乳动物的prions一样,[PSI+]完全由蛋白质组成,并通过自我复制的淀粉样蛋白构象体形成,其进化保守的翻译终止因子SUP35P(ERF3)形成。 [PSI+]的遗传和维护受HSP104(一种600 kDa,环形成ATP依赖性的,蛋白质重塑的机器)的控制,该机器与HSP70伴侣系统合作,在prion复制和蛋白质分析中。这项研究的目的是提供对HSP104及其细菌同源物CLPB的prion型复制和蛋白质分解活性的详细机械理解。提出了三个具体目的:1)确定Hsp104-Substrate复合物的3D结构,2)研究HSP104和HSP70/HSP40之间的协同相互作用,以及3),以阐明HSP104 Bi-Chaperone系统的蛋白质分解和PRION重复的机理。为了解决我们的研究问题,我们将使用由混合结构生物学方法,蛋白质组学和化学生物学技术以及酵母遗传学组成的多面方法。这些方法的组合提供了一种强大的方法,可以使新的机械洞察力洞悉这种非依赖ATP依赖性分子机器家族的结构 - 功能关系,以便可以将这些信息用于工程师与生物技术和纳米 - 纳米 - 氨基氨酸中潜在应用的新型生物学活动的新型纳米机器。

项目成果

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  • 期刊:
  • 影响因子:
  • 作者:
    Sukyeong Lee;Steffen Augustin;Takashi Tatsuta;Florian Gerdes;Thomas Langer;Francis T.F. Tsai
  • 通讯作者:
    Francis T.F. Tsai

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