Engineered flavin-dependent enzymes for probing redox environment and regulation

用于探测氧化还原环境和调节的工程黄素依赖性酶

基本信息

  • 批准号:
    9223586
  • 负责人:
  • 金额:
    $ 9万
  • 依托单位:
  • 依托单位国家:
    美国
  • 项目类别:
  • 财政年份:
    2017
  • 资助国家:
    美国
  • 起止时间:
    2017-05-15 至 2019-04-30
  • 项目状态:
    已结题

项目摘要

Abstract Disturbances of the redox environment in various cellular compartments are linked to many pathologies, including neurodegenerative diseases, cancer, cardiovascular disease and aging. Since the ratio of oxidized to reduced nicotinamide adenine dinucleotides is a major contributor to the cellular redox environment, engineering tools to perturb this ratio would enable the study the role of redox imbalances in driving these pathologies. In this work we examine the fundamental mechanisms used by some microorganisms to control their optimal redox environment, as well as the possible applications of these mechanisms in mammalian cells. A number of microaerophilic bacteria and protozoa lack a conventional multi-complex respiratory chain, and instead rely on enzymes which catalyze a H2O-forming NADH oxidase reaction to recycle NAD+ and to eliminate toxic oxygen from the environment. Since the product of this reaction is benign water and not hydrogen peroxide (H2O2), these enzymes represent attractive reagents to perturb metabolism in mammalian cells. In this work we propose to engineer a bacterial H2O-forming NADH oxidase towards NADPH specificity. This NADPH oxidase will then be expressed in different compartments of mammalian cells, and its effects on cell viability and metabolism will be systematically evaluated. Since no tool has previously been reported to safely increase the NADP+/NADPH ratio in cells in a compartment specific manner, our work will provide fundamental insights into NADPH metabolism and its regulation, as well as into the sizes of NAD(P)H pools in different cellular compartments. Our work also explores the mechanisms of how microaerophilic human protozoan parasites like Giardia intestinalis, Trichomonas vaginalis and Entamoeba histolytica, which lack conventional respiratory chains, control their redox environments in order to support energy metabolism. We have identified in T.vaginalis a natural protein which represents a fusion between a flavodiiron core protein with its redox partners: rubredoxin and rubredoxin oxidoreductase. This fusion protein catalyzes a four-electron reduction of oxygen to water using reducing equivalents of NAD(P)H. Our studies of the structure and mechanism of this fusion protein will provide insights into how these human parasites are able to maintain their optimal redox environment. These mechanisms can be attractive targets for therapeutic intervention, allowing us to combat diseases caused by human protozoan parasites.
抽象的 各种细胞室中氧化还原环境的干扰与许多病理有关, 包括神经退行性疾病,癌症,心血管疾病和衰老。由于氧化与 减少烟酰胺腺嘌呤二核苷酸是细胞氧化还原环境的主要因素, 扰动该比率的工程工具将使氧化还原失衡在推动这些方面的作用 病理。在这项工作中,我们研究了一些微生物用于控制的基本机制 它们的最佳氧化还原环境以及这些机制在哺乳动物细胞中的可能应用。 许多微型细菌和原生动物缺乏常规的多复合呼吸链,并且 取而代之的是依靠催化H2O形成的NADH氧化酶反应以回收NAD+的酶 消除环境中的有毒氧。因为该反应的产物是良性水而不是 过氧化氢(H2O2),这些酶代表了在哺乳动物中扰动代谢的有吸引力的试剂 细胞。在这项工作中,我们建议将细菌构成H2O的NADH氧化酶针对NADPH特异性进行设计。 然后,该NADPH氧化酶将在哺乳动物细胞的不同隔室中表达,其对 细胞活力和代谢将系统评估。由于以前没有任何工具报告 安全地以特定方式以隔室方式增加细胞中的NADP+/NADPH比率,我们的工作将提供 对NADPH代谢及其调节的基本见解,以及NAD(P)H池的大小 不同的细胞室。我们的作品还探讨了微型人类人类如何的机制 原生动物寄生虫,如贾第鞭毛虫,阴道毛毛虫和溶血虫,缺乏 常规的呼吸链控制其氧化还原环境,以支持能量代谢。我们 在t.vaginalis中已经确定了一种天然蛋白 它的氧化还原伴侣:Rubredoxin和Rubredoxin氧化还原酶。该融合蛋白催化四电子 使用NAD(P)h的还原等效物将氧气还原为水。我们对结构和 这种融合蛋白的机制将提供有关这些人类寄生虫如何维持其如何维持其的见解 最佳氧化还原环境。这些机制可能是治疗干预的有吸引力的目标,允许 我们要打击由人类原生动物寄生虫引起的疾病。

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 }}

Valentin Cracan其他文献

Valentin Cracan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('Valentin Cracan', 18)}}的其他基金

NAD(P)H quinone oxidoreductase 1 (NQO1)-mediated bypass of mitochondrial electron transport chain with artificial and endogenous substrates
NAD(P)H 醌氧化还原酶 1 (NQO1) 介导的人工和内源底物线粒体电子传递链旁路
  • 批准号:
    10789749
  • 财政年份:
    2023
  • 资助金额:
    $ 9万
  • 项目类别:
Expanding the set of genetically encoded tools for compartment-specific manipulation of redox metabolism in living cells
扩展用于活细胞中氧化还原代谢的隔室特异性操作的基因编码工具集
  • 批准号:
    10272745
  • 财政年份:
    2021
  • 资助金额:
    $ 9万
  • 项目类别:
Expanding the set of genetically encoded tools for compartment-specific manipulation of redox metabolism in living cells
扩展用于活细胞中氧化还原代谢的隔室特异性操作的基因编码工具集
  • 批准号:
    10602541
  • 财政年份:
    2021
  • 资助金额:
    $ 9万
  • 项目类别:
Expanding the set of genetically encoded tools for compartment-specific manipulation of redox metabolism in living cells
扩展用于活细胞中氧化还原代谢的隔室特异性操作的基因编码工具集
  • 批准号:
    10437022
  • 财政年份:
    2021
  • 资助金额:
    $ 9万
  • 项目类别:
Expanding the set of genetically encoded tools for compartment-specific manipulation of redox metabolism in living cells
扩展用于活细胞中氧化还原代谢的隔室特异性操作的基因编码工具集
  • 批准号:
    10582469
  • 财政年份:
    2021
  • 资助金额:
    $ 9万
  • 项目类别:
Defining and targeting the compartmentalization of redox metabolism in aging using novel genetically encoded tools
使用新型基因编码工具定义和瞄准衰老过程中氧化还原代谢的划分
  • 批准号:
    10266841
  • 财政年份:
    2020
  • 资助金额:
    $ 9万
  • 项目类别:
Engineered flavin-dependent enzymes for probing redox environment and regulation
用于探测氧化还原环境和调节的工程黄素依赖性酶
  • 批准号:
    10112916
  • 财政年份:
    2017
  • 资助金额:
    $ 9万
  • 项目类别:
Engineered flavin-dependent enzymes for probing redox environment and regulation
用于探测氧化还原环境和调节的工程黄素依赖性酶
  • 批准号:
    9883800
  • 财政年份:
    2017
  • 资助金额:
    $ 9万
  • 项目类别:

相似国自然基金

来源和老化过程对大气棕碳光吸收特性及环境气候效应影响的模型研究
  • 批准号:
    42377093
  • 批准年份:
    2023
  • 资助金额:
    49 万元
  • 项目类别:
    面上项目
内源DOM介导下微塑料的老化过程及对植物的影响机制
  • 批准号:
    42377233
  • 批准年份:
    2023
  • 资助金额:
    49 万元
  • 项目类别:
    面上项目
老化过程对沙尘辐射效应和反馈机制的影响研究
  • 批准号:
    42375107
  • 批准年份:
    2023
  • 资助金额:
    50.00 万元
  • 项目类别:
    面上项目
生物炭原位修复底泥PAHs的老化特征与影响机制
  • 批准号:
    42307107
  • 批准年份:
    2023
  • 资助金额:
    30 万元
  • 项目类别:
    青年科学基金项目
河口潮滩中轮胎磨损颗粒的光老化特征及对沉积物氮素转化的影响与机制
  • 批准号:
    42307479
  • 批准年份:
    2023
  • 资助金额:
    30 万元
  • 项目类别:
    青年科学基金项目

相似海外基金

Cognitively engaging walking exercise and neuromodulation to enhance brain function in older adults
认知性步行锻炼和神经调节可增强老年人的大脑功能
  • 批准号:
    10635832
  • 财政年份:
    2023
  • 资助金额:
    $ 9万
  • 项目类别:
A Stage 1 Pilot Test for Feasibility and Efficacy of a Multi-Level Intervention To Increase Physical Activity in Adults with Intellectual Disability: Step it Up +
第一阶段试点测试多层次干预措施的可行性和有效性,以增加智力障碍成人的体力活动:加快步伐
  • 批准号:
    10585633
  • 财政年份:
    2023
  • 资助金额:
    $ 9万
  • 项目类别:
Chrono-exercise is Medicine: Improving Blood Pressure and Vascular Function through Chronotherapy
计时运动是良药:通过计时疗法改善血压和血管功能
  • 批准号:
    10658613
  • 财政年份:
    2023
  • 资助金额:
    $ 9万
  • 项目类别:
Regulators of Photoreceptor Aerobic Glycolysis in Retinal Health and Disease
视网膜健康和疾病中光感受器有氧糖酵解的调节因子
  • 批准号:
    10717825
  • 财政年份:
    2023
  • 资助金额:
    $ 9万
  • 项目类别:
Prescription exercise for Older men with Urinary Disease (PROUD) pilot study
患有泌尿系统疾病的老年男性的处方练习(PROUD)试点研究
  • 批准号:
    10639885
  • 财政年份:
    2023
  • 资助金额:
    $ 9万
  • 项目类别:
{{ showInfoDetail.title }}

作者:{{ showInfoDetail.author }}

知道了