EmCAST: Stabilizing Proteins and Tuning Dynamics with High Precision and Accuracy
EmCAST:以高精度和准确度稳定蛋白质并调节动力学
基本信息
- 批准号:10566514
- 负责人:
- 金额:$ 29.33万
- 依托单位:
- 依托单位国家:美国
- 项目类别:
- 财政年份:2022
- 资助国家:美国
- 起止时间:2022-09-24 至 2026-07-31
- 项目状态:未结题
- 来源:
- 关键词:AddressAffectAlgorithmsAmino AcidsAttenuatedBindingBiological AssayBiosensorCarbonCommunitiesComplexDataDatabasesDevelopmentDirected Molecular EvolutionEquilibriumGoalsKineticsKnowledgeLengthLifeLinkMeasuresMethodsMolecular ConformationMutationOutputPharmacologic SubstancePositioning AttributeProbabilityProtein BiochemistryProtein ConformationProtein DynamicsProteinsPublishingResearchResearch Project GrantsSiteSolventsSpecificityStructureSurfaceTestingVariantVertebral columnWorkbaseconformerimmunogenicityimprovedinnovationmutantpreferenceprotein data bankprotein foldingprotein functionprotein structurerational designscaffoldsuccesstherapeutic proteintoolweb serverweb services
项目摘要
Project Summary
There are no reliable methods to stabilize proteins with high accuracy. Currently available methods have
standard errors between observed and predicted effects of mutations on protein stability that range from 1 to 3
kcal/mol. Given the importance of protein stability for biomedical applications such as the shelf-life and
immunogenicity of protein-based pharmaceuticals, development of reliable methods to stabilize proteins with
high accuracy is critical. To address this deficit in current knowledge, we have developed EmCAST (Empirical
C-Alpha Stability Tool) and have shown that it can double the stability of a small three helix bundle, UBA(1),
with four mutations. For a set of eight single, double, triple, and quadruple mutant variants that contain
combinations of these four mutations, the average error between predicted and observed stability was 0.13
kcal/mol, a vast improvement over existing methods to predict stabilizing mutations. EmCAST relies on two
important innovations: 1) use of an empirical potential derived from a database of the alpha carbon (C)
dihedral angle preferences for all possible four-residue sequences extracted from the 2018 release of the
Protein Data Bank and 2) selection of surface-exposed sites for introduction of stabilizing mutations. In the
proposed work, we will demonstrate that EmCAST can be an effective tool to stabilize a broad range of protein
folds and that it can be used to tune the position of protein conformational switches and hence control protein
function. We will also release, maintain, and upgrade a web service so that the protein biochemistry community
can readily access and use this valuable tool.
We will accomplish these goals in the context of the following Aims:
• In Aim 1, Rational Stabilization of Pure and Domains, we will show that EmCAST can stabilize a
set of four additional helical domains with high accuracy and that it can also be applied to stabilization
of -sheet domains. Predicted stabilizations for these proteins range from 2.5 to 6 kcal/mol.
• In Aim 2, Stabilization of Mixed / Domains and Large Folds, we apply EmCAST to stabilize a set
of four more complex folds that include both -helix and -sheet structure with sequence lengths up to
270 amino acids. EmCAST predicts stabilizations of 3 to 5 kcal/mol for the selected proteins.
• In Aim 3, Regulating Loop Dynamics and Tuning the Position of Conformational Switches, we
will show that EmCAST can be applied to differential stabilization of alternate conformers of proteins,
allowing for tuning of protein function.
项目概要
目前还没有可靠的方法来高精度地稳定蛋白质。
观察到的和预测的突变对蛋白质稳定性的影响之间的标准误差,范围为 1 到 3
kcal/mol 鉴于蛋白质稳定性对于生物医学应用的重要性,例如保质期和
基于蛋白质的药物的免疫原性,开发用蛋白质稳定蛋白质的可靠方法
为了解决当前知识的这一缺陷,我们开发了 EmCAST(经验模型)。
C-Alpha 稳定性工具),并表明它可以使小型三螺旋束 UBA(1) 的稳定性加倍,
具有四个突变,包含八个单突变体、双突变体、三突变体和四突变体。
这四种突变的组合,预测稳定性和观察到的稳定性之间的平均误差为 0.13
kcal/mol,对预测稳定突变的现有方法的巨大改进依赖于两个。
重要创新:1) 使用从 α 碳 (C) 数据库得出的经验潜力
从 2018 年版本中提取的所有可能的四残基序列的二面角偏好
蛋白质数据库和 2) 选择表面暴露位点以引入稳定突变。
拟议的工作中,我们将证明 EmCAST 可以成为稳定多种蛋白质的有效工具
折叠,它可用于调整蛋白质构象开关的位置,从而控制蛋白质
我们还将发布、维护和升级网络服务,以便蛋白质生化社区。
可以轻松访问和使用这个有价值的工具。
我们将在以下目标的背景下实现这些目标:
• 在目标 1,纯 和 域的合理稳定中,我们将证明 EmCAST 可以稳定
一组四个附加螺旋域,具有高精度,也可应用于稳定
这些蛋白质的预测稳定性范围为 2.5 至 6 kcal/mol。
• 在目标 2,混合 / 结构域和大折叠的稳定化中,我们应用 EmCAST 来稳定一组
四个更复杂的折叠,包括 α 螺旋和 β 片层结构,序列长度可达
EmCAST 预测所选蛋白质的稳定性为 3 至 5 kcal/mol。
• 在目标 3(调节环路动力学和调整构象开关的位置)中,我们
将表明 EmCAST 可应用于蛋白质替代构象异构体的差异稳定,
允许调整蛋白质功能。
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 }}
BRUCE E BOWLER其他文献
BRUCE E BOWLER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('BRUCE E BOWLER', 18)}}的其他基金
EmCAST: Stabilizing Proteins and Tuning Dynamics with High Precision and Accuracy
EmCAST:以高精度和准确度稳定蛋白质并调节动力学
- 批准号:
10709645 - 财政年份:2022
- 资助金额:
$ 29.33万 - 项目类别:
Surveillance genome sequencing to detect SARS-CoV-2 virus variants in Montana
监测基因组测序以检测蒙大拿州的 SARS-CoV-2 病毒变异
- 批准号:
10684476 - 财政年份:2021
- 资助金额:
$ 29.33万 - 项目类别:
Biomolecular Structure and Dynamics: Equipment Supplement for Zeiss 880 Airyscan Upgrade
生物分子结构和动力学:Zeiss 880 Airyscan 升级的设备补充
- 批准号:
10580417 - 财政年份:2021
- 资助金额:
$ 29.33万 - 项目类别:
Administrative Core: Biomolecular Structure and Dynamics
行政核心:生物分子结构和动力学
- 批准号:
10684913 - 财政年份:2021
- 资助金额:
$ 29.33万 - 项目类别:
Biomolecular Structure and Dynamics: Equipment Supplement for Formulatrix NT8 and Rock Imager 54
生物分子结构和动力学:Formulatrix NT8 和 Rock Imager 54 的设备补充
- 批准号:
10794832 - 财政年份:2021
- 资助金额:
$ 29.33万 - 项目类别:
Surveillance genome sequencing to detect SARS-CoV-2 virus variants in Montana
监测基因组测序以检测蒙大拿州的 SARS-CoV-2 病毒变异
- 批准号:
10595197 - 财政年份:2021
- 资助金额:
$ 29.33万 - 项目类别:
相似国自然基金
员工算法规避行为的内涵结构、量表开发及多层次影响机制:基于大(小)数据研究方法整合视角
- 批准号:72372021
- 批准年份:2023
- 资助金额:40 万元
- 项目类别:面上项目
算法鸿沟影响因素与作用机制研究
- 批准号:72304017
- 批准年份:2023
- 资助金额:30 万元
- 项目类别:青年科学基金项目
算法规范对知识型零工在客户沟通中情感表达的动态影响调查:规范焦点理论视角
- 批准号:72302005
- 批准年份:2023
- 资助金额:30 万元
- 项目类别:青年科学基金项目
基于先进算法和行为分析的江南传统村落微气候的评价方法、影响机理及优化策略研究
- 批准号:52378011
- 批准年份:2023
- 资助金额:50 万元
- 项目类别:面上项目
算法人力资源管理对员工算法应对行为和工作绩效的影响:基于员工认知与情感的路径研究
- 批准号:72372070
- 批准年份:2023
- 资助金额:40 万元
- 项目类别:面上项目
相似海外基金
Fluency from Flesh to Filament: Collation, Representation, and Analysis of Multi-Scale Neuroimaging data to Characterize and Diagnose Alzheimer's Disease
从肉体到细丝的流畅性:多尺度神经影像数据的整理、表示和分析,以表征和诊断阿尔茨海默病
- 批准号:
10462257 - 财政年份:2023
- 资助金额:
$ 29.33万 - 项目类别:
New Algorithms for Cryogenic Electron Microscopy
低温电子显微镜的新算法
- 批准号:
10543569 - 财政年份:2023
- 资助金额:
$ 29.33万 - 项目类别:
Previvors Recharge: A Resilience Program for Cancer Previvors
癌症预防者恢复活力计划:癌症预防者恢复力计划
- 批准号:
10698965 - 财政年份:2023
- 资助金额:
$ 29.33万 - 项目类别:
In vivo feasibility of a smart needle ablation treatment for liver cancer
智能针消融治疗肝癌的体内可行性
- 批准号:
10699190 - 财政年份:2023
- 资助金额:
$ 29.33万 - 项目类别:
Dynamic neural coding of spectro-temporal sound features during free movement
自由运动时谱时声音特征的动态神经编码
- 批准号:
10656110 - 财政年份:2023
- 资助金额:
$ 29.33万 - 项目类别: