Sense/Antisense Genetic Coding and the Origins of Translation

正义/反义遗传编码和翻译的起源

基本信息

  • 批准号:
    8600288
  • 负责人:
  • 金额:
    $ 29.38万
  • 依托单位:
  • 依托单位国家:
    美国
  • 项目类别:
  • 财政年份:
    2006
  • 资助国家:
    美国
  • 起止时间:
    2006-08-01 至 2015-09-07
  • 项目状态:
    已结题

项目摘要

DESCRIPTION (provided by applicant): The evolution of function is challenging to study, because it requires reconstructing reasonable models for extinct ancestral nodes. We propose to generate experimentally testable models for studying how evolution has introduced and modified functional relationships at the protein level associated with increased fitness. We complement the established statistical inference from sequence phylogenies (ancestral gene resurrection) with an analogous, but more radical procedure based on identifying common, core tertiary structures to reconstruct gene structure and function of enzymes far more ancient (albeit less secure) than those accessible from phylogenetic sequence-based methods. We focus on very ancient models for ancestral aminoacyl-tRNA synthetases, whose evolutionary descent was key to the origins of codon-directed protein synthesis and hence gene expression. The aaRS are not all homologous, but instead occur in two distinct superfamilies. This project is most deeply motivated by a desire to understand the profound symmetries that relate the two superfamilies. Among several hypotheses we hope to test is that the ancestral forms of class I and class II AARS were initially encoded on opposite strands of the same sense/antisense open reading frame. We introduce the term Urzymology (from Ur = primitive, original, early + enzyme) to describe the creation and experimental study of such ancestral proteins, which lie beyond the reach of ancestral gene resurrection. Urzymology brings with it the ability to manipulate biological objects across time. Complementation between Urzymes and subsequently acquired functional modules and parallel mutagenesis of Urzymes and contemporary enzymes make it possible to test explicit models for the evolution of catalysis, specificity, and allostery. Published proofs-of-principle for many obvious contingencies provide an exceptionally strong combination of transformative research. Aim 1 will document the relative amino acid specificities of Class I and II aminoacyl-tRNA synthetase Urzymes, and establish detailed mechanistic differences between the Urzymes and contemporary aaRS. Aim 2 is devoted to experimental study of the Rodin-Ohno hypothesis that the two aaRS classes arose on opposite strands of the same ancestral gene. Aim 3 will enhance the computational design process and establish genetic systems to select and characterize less cytotoxic constructs for eventual use in selecting Urzymes with improved enzymatic function. Charting the record of functional adaptation with experiments like those proposed here will complement the growing genomic sequence database by providing experimental tools to access and characterize likely evolutionary intermediates. Outlining the evolutionary record of functional adaptation will supplement intuitive use of sequence databases with experimental paradigms that complement drug design and the engineering and design of new protein reagents by explicit new understanding of how modules interact in proteins. Validating sense/antisense genetic coding would enrich understanding of the proteome, by identifying pairs of protein superfamilies that arose simultaneously, enhancing the meaning of "homology".
描述(由申请人提供):功能演化的研究具有挑战性,因为它需要为灭绝的祖先节点重建合理的模型。我们建议生成可通过实验测试的模型,用于研究进化如何在与增强适应性相关的蛋白质水平上引入和修改功能关系。我们用一种类似但更激进的程序来补充序列系统发生(祖先基因复活)中已建立的统计推论,该程序基于识别常见的核心三级结构来重建比可访问的酶更古老(尽管不太安全)的基因结构和酶功能。基于系统发育序列的方法。我们专注于非常古老的祖先氨酰-tRNA 合成酶模型,其进化血统是密码子指导的蛋白质合成和基因表达起源的关键。 aaRS并不全是同源的,而是出现在两个不同的超家族中。这个项目的最深层动机是希望了解两个超家族之间的深刻对称性。我们希望测试的几个假设之一是,I 类和 II 类 AARS 的祖先形式最初是在同一有义/反义开放阅读框的相反链上编码的。我们引入了 Urzymology 一词(来自 Ur = 原始、原始、早期 + 酶)来描述此类祖先蛋白质的创造和实验研究,这些蛋白质超出了祖先基因复活的范围。酶学带来了跨时间操纵生物物体的能力。 Urzymes 和随后获得的功能模块之间的互补以及 Urzymes 和当代酶的平行诱变使得测试催化、特异性和变构进化的明确模型成为可能。已发布的针对许多明显意外情况的原理证明提供了变革性研究的异常强大的组合。目标 1 将记录 I 类和 II 类氨酰基-tRNA 合成酶 Urzyme 的相对氨基酸特异性,并建立 Urzyme 和当代 aaRS 之间的详细机制差异。目标 2 致力于 Rodin-Ohno 假设的实验研究,即两个 aaRS 类别出现在同一祖先基因的相反链上。目标 3 将增强计算设计过程并建立遗传系统来选择和表征细胞毒性较小的构建体,最终用于选择具有改进酶功能的 Urzyme。通过像这里提出的那些实验来绘制功能适应的记录,将通过提供实验工具来访问和表征可能的进化中间体,从而补充不断增长的基因组序列数据库。概述功能适应的进化记录将通过实验范式补充序列数据库的直观使用,通过对模块如何在蛋白质中相互作用的明确新理解来补充药物设计以及新蛋白质试剂的工程和设计。验证有义/反义遗传编码将通过识别同时出现的成对蛋白质超家族来丰富对蛋白质组的理解,从而增强“同源性”的含义。

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 }}

Charles W. Carter其他文献

AARS Online: a collaborative database on the structure, function, and evolution of the aminoacyl-tRNA synthetases
AARS Online:关于氨酰基-tRNA 合成酶的结构、功能和进化的协作数据库
  • DOI:
    10.1101/2024.05.15.594223
  • 发表时间:
    2024-05-15
  • 期刊:
  • 影响因子:
    0
  • 作者:
    J. Douglas;Haissi Cui;John J. Perona;O. Vargas;H. Tyynismaa;Claudia Alvarez Carreño;Jiqiang Ling;Lluís Ribas;Xiang;Michael Ibba;Hubert D. Becker;Frédéric Fischer;Marie Sissler;Charles W. Carter;Peter R. Wills
  • 通讯作者:
    Peter R. Wills
Enzymic recognition of amino acids drove the evolution of primordial genetic codes
氨基酸的酶识别推动了原始遗传密码的进化
  • DOI:
  • 发表时间:
    2023
  • 期刊:
  • 影响因子:
    14.9
  • 作者:
    J. Douglas;R. Bouckaert;Charles W. Carter;Peter R. Wills
  • 通讯作者:
    Peter R. Wills
Phase improvement using conditional probability methods: maximum entropy solvent flattening and phase permutation.
使用条件概率方法进行相位改进:最大熵溶剂平坦化和相位排列。
  • DOI:
  • 发表时间:
    1997
  • 期刊:
  • 影响因子:
    0
  • 作者:
    Charles W. Carter;S. Xiang
  • 通讯作者:
    S. Xiang
Incomplete factorial and response surface methods in experimental design: yield optimization of tRNA(Trp) from in vitro T7 RNA polymerase transcription.
实验设计中的不完全因子和响应面方法:体外 T7 RNA 聚合酶转录的 tRNA(Trp) 产量优化。
  • DOI:
    10.1093/nar/24.7.1279
  • 发表时间:
    1996-04-01
  • 期刊:
  • 影响因子:
    14.9
  • 作者:
    Yuhui Yin;Charles W. Carter
  • 通讯作者:
    Charles W. Carter
Escherichia coli cytidine deaminase provides a molecular model for ApoB RNA editing and a mechanism for RNA substrate recognition.
大肠杆菌胞苷脱氨酶提供了 ApoB RNA 编辑的分子模型和 RNA 底物识别的机制。
  • DOI:
    10.1006/jmbi.1997.1506
  • 发表时间:
    1998-01-30
  • 期刊:
  • 影响因子:
    5.6
  • 作者:
    N. Navaratnam;Takahiro Fujino;Jayne Bayliss;A. Jarmuz;Alan How;Nathan Richardson;A. Somasekaram;Shoumo Bhattacharya;Charles W. Carter;James Scott
  • 通讯作者:
    James Scott

Charles W. Carter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('Charles W. Carter', 18)}}的其他基金

Storage and Recovery of ATP binding energy in Metal-Catalyzed Phosphoryl-Transfer
金属催化磷酰基转移中 ATP 结合能的储存和回收
  • 批准号:
    8195178
  • 财政年份:
    2010
  • 资助金额:
    $ 29.38万
  • 项目类别:
Storage and Recovery of ATP binding energy in Metal-Catalyzed Phosphoryl-Transfer
金属催化磷酰基转移中 ATP 结合能的储存和回收
  • 批准号:
    7993221
  • 财政年份:
    2010
  • 资助金额:
    $ 29.38万
  • 项目类别:
Storage and Recovery of ATP binding energy in Metal-Catalyzed Phosphoryl-Transfer
金属催化磷酰基转移中 ATP 结合能的储存和回收
  • 批准号:
    8290423
  • 财政年份:
    2010
  • 资助金额:
    $ 29.38万
  • 项目类别:
Storage and Recovery of ATP binding energy in Metal-Catalyzed Phosphoryl-Transfer
金属催化磷酰基转移中 ATP 结合能的储存和回收
  • 批准号:
    8136181
  • 财政年份:
    2010
  • 资助金额:
    $ 29.38万
  • 项目类别:
Storage and Recovery of ATP binding energy in Metal-Catalyzed Phosphoryl-Transfer
金属催化磷酰基转移中 ATP 结合能的储存和回收
  • 批准号:
    8499368
  • 财政年份:
    2010
  • 资助金额:
    $ 29.38万
  • 项目类别:
Sense/Antisense Genetic Coding and the Origins of Translation
正义/反义遗传编码和翻译的起源
  • 批准号:
    7917117
  • 财政年份:
    2009
  • 资助金额:
    $ 29.38万
  • 项目类别:
Sense/Antisense Genetic Coding and the Origins of Translation
正义/反义遗传编码和翻译的起源
  • 批准号:
    8209141
  • 财政年份:
    2006
  • 资助金额:
    $ 29.38万
  • 项目类别:
Sense/Antisense Genetic Coding and the Origins of Translation
正义/反义遗传编码和翻译的起源
  • 批准号:
    8050497
  • 财政年份:
    2006
  • 资助金额:
    $ 29.38万
  • 项目类别:
Sense/Antisense Genetic Coding and the Origins of Translation
正义/反义遗传编码和翻译的起源
  • 批准号:
    7132215
  • 财政年份:
    2006
  • 资助金额:
    $ 29.38万
  • 项目类别:
Sense/Antisense Genetic Coding and the Origins of Translation
正义/反义遗传编码和翻译的起源
  • 批准号:
    7467341
  • 财政年份:
    2006
  • 资助金额:
    $ 29.38万
  • 项目类别:

相似国自然基金

基于氨基酸本征太赫兹波谱的肿瘤免疫活化新策略
  • 批准号:
    T2350002
  • 批准年份:
    2023
  • 资助金额:
    200 万元
  • 项目类别:
    专项基金项目
氨基酸侧链残基辅助的钯催化C−H键活化介导的多肽大环化
  • 批准号:
    22201139
  • 批准年份:
    2022
  • 资助金额:
    20 万元
  • 项目类别:
    青年科学基金项目
质子型氨基酸离子液体催化酯化纤维素及其增溶/抗菌活化作用机制研究
  • 批准号:
    51803186
  • 批准年份:
    2018
  • 资助金额:
    26.0 万元
  • 项目类别:
    青年科学基金项目
手性磷酰氨基酸配体的设计及其在碳氢键活化反应中的应用研究
  • 批准号:
    21702059
  • 批准年份:
    2017
  • 资助金额:
    26.0 万元
  • 项目类别:
    青年科学基金项目

相似海外基金

Characterization and Modulation of Caspase 4-Mediated Pyroptosis
Caspase 4 介导的焦亡的表征和调节
  • 批准号:
    10016108
  • 财政年份:
    2019
  • 资助金额:
    $ 29.38万
  • 项目类别:
Characterization and Modulation of Caspase 4-Mediated Pyroptosis
Caspase 4 介导的焦亡的表征和调节
  • 批准号:
    10239081
  • 财政年份:
    2019
  • 资助金额:
    $ 29.38万
  • 项目类别:
Role of trans-endothelial fatty acid transport in insulin resistance
跨内皮脂肪酸转运在胰岛素抵抗中的作用
  • 批准号:
    9764352
  • 财政年份:
    2016
  • 资助金额:
    $ 29.38万
  • 项目类别:
Role of trans-endothelial fatty acid transport in insulin resistance
跨内皮脂肪酸转运在胰岛素抵抗中的作用
  • 批准号:
    9191308
  • 财政年份:
    2016
  • 资助金额:
    $ 29.38万
  • 项目类别:
Global protein palmitoylation and DHHC proteins in T cell activation and anergy
T 细胞活化和无能中的全局蛋白棕榈酰化和 DHHC 蛋白
  • 批准号:
    8385513
  • 财政年份:
    2011
  • 资助金额:
    $ 29.38万
  • 项目类别:
{{ showInfoDetail.title }}

作者:{{ showInfoDetail.author }}

知道了