Study of biological evolution of structure and function in proteins

蛋白质结构和功能的生物进化研究

基本信息

  • 批准号:
    7595225
  • 负责人:
  • 金额:
    $ 34.73万
  • 依托单位:
  • 依托单位国家:
    美国
  • 项目类别:
  • 财政年份:
    2004
  • 资助国家:
    美国
  • 起止时间:
    2004-04-01 至 2012-03-31
  • 项目状态:
    已结题

项目摘要

DESCRIPTION (provided by applicant): Our ability to annotate and identify proteins and pathways that may be important targets to treat diseases is limited by the lack of systematic understanding of how proteins and functional modules evolved to carry out desired functions. While genomic projects accumulated vast amount of data on sequence, structure and function of proteins its systematic analysis is not possible in the absence of theory that relates their molecular properties to the functional constraints and evolutionary requirement on organisms that carry the genomes. This proposal aims to develop such theory where molecular evolution of proteins is studied in the context of Darwinian evolution of organisms that carry them. Theoretical and experimental research proposed here aims to address the following questions: 1) How did modern Universe of protein structures evolve in early biological evolution under the environmental and competitive constraints on organisms? Why some protein folds are overrepresented in many proteins and some are unique? 2) How do organisms adapt to extreme environmental conditions and how is that adaptation manifest in the compositional and structural repertoire of their genomes and proteomes? 3) How did new protein functions, such as error correction evolve in the process of conversion from RNA to DNA world? 4) How did participants in biological networks - transcription factors and upstream regions - co-evolve and how is it reflected in their phylogenetic profiles? 5) How did protein-protein interactions responsible for immune response evolve? 6) How does fitness landscape of an organism depend on molecular properties (such as stability) of proteins constituting it? These questions will be addressed using multi-tool approach that includes analytical theory, simulations of detailed microscopic evolutionary models using coarse grained and realistic representations of protein structures and experimental research that involves newly developed competitive fluorescent assays for wild type and mutant variant of E.coli as a model system. PUBLIC HEALTH RELEVANCE: This theoretical and experimental study aims to discover how protein structures and functions evolve in response to functional demands of organisms. It will help to identify biological modules that are responsible for diseases such as autoimmunity and immune deficiency and will help to formulate better anti-viral strategies.
描述(由申请人提供):我们的注释能力和识别可能是治疗疾病的重要靶标的蛋白质和途径的能力受到对蛋白质和功能模块如何发展以执行所需功能的发展的限制。尽管基因组项目积累了大量的数据,但在没有将其分子特性与携带基因组的生物体的功能约束和进化要求的理论相关的理论的情况下,无法进行系统分析。该提议旨在发展这种理论,其中在携带它们的有机体进化的背景下研究了蛋白质的分子进化。这里提出的理论和实验研究旨在解决以下问题:1)现代蛋白质结构的现代宇宙如何在对生物的环境和竞争性限制下在早期生物学进化中进化?为什么在许多蛋白质中有些蛋白质褶皱过多,而有些则是独特的? 2)生物体如何适应极端的环境条件,如何在其基因组和蛋白质组的组成和结构库中表现出来? 3)新蛋白的功能(例如误差校正)如何在从RNA到DNA世界的转化过程中发展? 4)生物网络中的参与者如何 - 转录因子和上游区域 - 共同进化,如何反映其系统发育特征? 5)蛋白质 - 蛋白质相互作用如何发展? 6)生物体的适应性景观如何取决于构成蛋白质的分子特性(例如稳定性)?这些问题将使用包括分析理论的多工具方法来解决,该方法将使用粗粒子和蛋白质结构的详细显微镜进化模型进行模拟以及蛋白质结构的现实代表和实验研究,涉及新开发的野生型和突变体的竞争性荧光测定,以作为模型系统。公共卫生相关性:这项理论和实验研究旨在发现蛋白质结构和功能如何响应生物的功能需求而发展。它将有助于确定负责自身免疫性和免疫缺陷等疾病的生物学模块,并有助于制定更好的抗病毒策略。

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 }}

EUGENE I SHAKHNOVICH其他文献

EUGENE I SHAKHNOVICH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('EUGENE I SHAKHNOVICH', 18)}}的其他基金

Biophysical foundations of evolutionary dynamics
进化动力学的生物物理学基础
  • 批准号:
    10633124
  • 财政年份:
    2021
  • 资助金额:
    $ 34.73万
  • 项目类别:
Biophysical foundations of evolutionary dynamics
进化动力学的生物物理学基础
  • 批准号:
    10452241
  • 财政年份:
    2021
  • 资助金额:
    $ 34.73万
  • 项目类别:
Biophysical foundations of evolutionary dynamics
进化动力学的生物物理基础
  • 批准号:
    10413808
  • 财政年份:
    2021
  • 资助金额:
    $ 34.73万
  • 项目类别:
Structure and Interactions of Conformational Intermediates in gamma-D Crystallin Aggregation, and Their Targeting for Cataract Prevention
γ-D 晶状体蛋白聚集中构象中间体的结构和相互作用及其预防白内障的靶向作用
  • 批准号:
    10401812
  • 财政年份:
    2020
  • 资助金额:
    $ 34.73万
  • 项目类别:
Structure and Interactions of Conformational Intermediates in gamma-D Crystallin Aggregation, and Their Targeting for Cataract Prevention
γ-D 晶状体蛋白聚集中构象中间体的结构和相互作用及其预防白内障的靶向作用
  • 批准号:
    10608130
  • 财政年份:
    2020
  • 资助金额:
    $ 34.73万
  • 项目类别:
Study of phenotypic and fitness effects of non-functional protein interactions in
非功能性蛋白质相互作用的表型和适应度效应研究
  • 批准号:
    8912519
  • 财政年份:
    2014
  • 资助金额:
    $ 34.73万
  • 项目类别:
Study of Biological Evolution of Structure and Function in Proteins
蛋白质结构和功能的生物进化研究
  • 批准号:
    8624697
  • 财政年份:
    2004
  • 资助金额:
    $ 34.73万
  • 项目类别:
Evolutionary study of structure-function relationship
结构-功能关系的进化研究
  • 批准号:
    6773025
  • 财政年份:
    2004
  • 资助金额:
    $ 34.73万
  • 项目类别:
Realistic protein folding with hydrophobic potentials
具有疏水潜力的真实蛋白质折叠
  • 批准号:
    6844886
  • 财政年份:
    2004
  • 资助金额:
    $ 34.73万
  • 项目类别:
Predictive biophysical models of evolution
进化的预测生物物理模型
  • 批准号:
    9234799
  • 财政年份:
    2004
  • 资助金额:
    $ 34.73万
  • 项目类别:

相似国自然基金

人工补给对地下水抗生素抗性组与病原菌的影响及调控机制
  • 批准号:
    42377392
  • 批准年份:
    2023
  • 资助金额:
    49 万元
  • 项目类别:
    面上项目
可溶态生物炭对抗生素抗性基因在水土环境中迁移与水平转移的影响及机制
  • 批准号:
    42307468
  • 批准年份:
    2023
  • 资助金额:
    30 万元
  • 项目类别:
    青年科学基金项目
邻苯二甲酸酯对噬菌体介导的抗生素抗性基因水平转移的影响和分子机制研究
  • 批准号:
    42307292
  • 批准年份:
    2023
  • 资助金额:
    30 万元
  • 项目类别:
    青年科学基金项目
冻融作用下微塑料对黑土中抗生素抗性基因赋存及迁移的影响机制研究
  • 批准号:
    42307045
  • 批准年份:
    2023
  • 资助金额:
    30 万元
  • 项目类别:
    青年科学基金项目
典型非抗生素类药物对活性污泥多质粒介导下抗生素抗性基因水平转移的影响机制研究
  • 批准号:
    42307529
  • 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

Investigating metabolism and DNA damage repair in uropathogenic Escherichia coli fluoroquinolone persisters
研究泌尿道致病性大肠杆菌氟喹诺酮类持续存在的代谢和 DNA 损伤修复
  • 批准号:
    10747651
  • 财政年份:
    2023
  • 资助金额:
    $ 34.73万
  • 项目类别:
Commercialization Readiness Pilot (CRP) program support for: Direct-from-specimen identification of pathogens common in endocarditis
商业化准备试点 (CRP) 计划支持: 直接从样本鉴定心内膜炎常见病原体
  • 批准号:
    10758417
  • 财政年份:
    2023
  • 资助金额:
    $ 34.73万
  • 项目类别:
A Randomized Pilot and Feasibility Study of a cultuRE-Directed approach to Urinary traCT Infection symptoms in older womeN: a mixed methods evaluation - the REDUCTION trial
针对老年女性尿路感染症状的文化导向方法的随机试验和可行性研究:混合方法评估 - REDUCTION 试验
  • 批准号:
    10586250
  • 财政年份:
    2023
  • 资助金额:
    $ 34.73万
  • 项目类别:
Human Immunomics & Trained Immunity in Persistent Candidemia
人类免疫组学
  • 批准号:
    10551710
  • 财政年份:
    2023
  • 资助金额:
    $ 34.73万
  • 项目类别:
An Integrated Catheter Dressing for Early Detection of Catheter-related Bloodstream Infections
用于早期检测导管相关血流感染的集成导管敷料
  • 批准号:
    10647072
  • 财政年份:
    2023
  • 资助金额:
    $ 34.73万
  • 项目类别:
{{ showInfoDetail.title }}

作者:{{ showInfoDetail.author }}

知道了