Role of Helix Formation in Mediating Protein-Protein Interactions
螺旋形成在介导蛋白质-蛋白质相互作用中的作用
基本信息
- 批准号:7939916
- 负责人:
- 金额:$ 29.91万
- 依托单位:
- 依托单位国家:美国
- 项目类别:
- 财政年份:1998
- 资助国家:美国
- 起止时间:1998-05-01 至 2011-08-31
- 项目状态:已结题
- 来源:
- 关键词:AddressAffectAffinityAlzheimer&aposs DiseaseAmino Acid SequenceBindingBioinformaticsBiologicalBiological ModelsBiomedical ResearchBreastCalciumCalorimetryCell Cycle RegulationCellsCharacteristicsChimeric ProteinsCircular Dichroism SpectroscopyComplexComputational BiologyDNA RepairDegenerative DisorderFluorescenceFoundationsGene SilencingGenus ColaGoalsKineticsLeadMediatingMethodsModelingMolecular ConformationMono-SNeoplasm MetastasisNeoplastic Cell TransformationPeptidesPhosphorylationPlayPost-Translational Protein ProcessingProcessPropertyProstateProteinsRelaxationResearchRoleS100 ProteinsShapesSite-Directed MutagenesisSolutionsSpecificityStress Response SignalingStructureSubgroupSyndromeSystemThermodynamicsTranscriptional RegulationTreatment EfficacyUbiquitinWorkbiological systemscancer typecomputer studiesdesignhuman diseasemolecular dynamicsprogramsprotein degradationprotein protein interactionprotein structuretrafficking
项目摘要
Th Protein-target interaction is one of the most important processes occurring in
biological systems. One subgroup of such interactions takes place with a dramatic
change in the secondary structure: from unstructured (coil) when it is unbound to a very
characteristic structure (helix) when it is in the bound state. A detailed statistical
thermodynamics study of the factors that affect this transition (from coil to helix), and
how these factors affect the interaction between the protein and its target is very
important as deregulation can result in a serious malfunction of the biological machinery
and ultimately can be lethal.
We will use the interactions between ubiquitin and ubiquitin interacting motif
(UIM) as a model system to study in structural, dynamics and thermodynamics details
the ubiquitin-UIM complex formation. Ubiquitin is a very small protein, yet it performs
a wide variety of regulatory functions in the cell including protein degradation,
trafficking, cell-cycle control, DNA repair, transcription regulation and gene silencing,
stress response and signaling. All these functions are in the form of post-translational
modifications of proteins via mono- or poly- ubiquitinylation. The extent and
importance of ubiquitinylation as a regulatory cellular mechanism is widespread, and by
some estimates, is surpassed only by protein phosphorylation. Among numerous target
sequences that bind ubiquitin, the UIM is perhaps the simplest. It is a short 20-amino
acid sequence that undergoes a coil-helix transition upon binding to ubiquitin. Rules
that affect specificity and affinity in this type of interaction will be crucial in
computational biology and bioinformatics to better predict target sequences that can
interact with ubiquitin.
To achieve these goals we will use both experimental and computational
approaches to study ubiquitin-UIM complex formation. Experimental methods will
include site-directed mutagenesis, calorimetry, fluorescence and circular dichroism
spectroscopies, structural and relaxation NMR analysis. The computational approach
will involve molecular dynamics simulations to model the energetics of interactions.
This will allow us to establish general rules that can be used to modulate protein-helix
interactions by affecting some of the properties that govern the helix-coil transition in
target sequences. Such rules will lay the foundation for rational design of therapeutically
effective target sequences for ubiquitin.
蛋白质靶标相互作用是发生在
生物系统。这种互动的一个子组发生在戏剧性
二级结构的变化:从非结构化(线圈)不结合到非常
当特征结构(螺旋)处于边界状态时。详细的统计
热力学研究影响这种过渡的因素(从线圈到螺旋),以及
这些因素如何影响蛋白质与其靶标之间的相互作用非常
重要的是,由于放松管制可能会导致生物机械的严重故障
最终可能是致命的。
我们将使用泛素和泛素相互作用基序之间的相互作用
(UIM)作为研究结构,动力学和热力学细节的模型系统
泛素-UIM复合物的形成。泛素是一种很小的蛋白质,但性能
细胞中各种各样的调节功能,包括蛋白质降解,
贩运,细胞周期控制,DNA修复,转录调控和基因沉默,
压力反应和信号传导。所有这些功能都是翻译后的形式
通过单或泛素化修饰蛋白质。程度和程度
泛素化作为调节性细胞机制的重要性是广泛的,并且通过
一些估计值仅被蛋白质磷酸化超过。在众多目标中
结合泛素的序列,UIM也许是最简单的。这是一个短20个氨基
与泛素结合后经历线圈螺旋过渡的酸序列。规则
在这种类型的互动中影响特异性和亲和力在
计算生物学和生物信息学可以更好地预测可以
与泛素相互作用。
为了实现这些目标,我们将同时使用实验和计算
研究泛素-UIM复合物形成的方法。实验方法将
包括定向诱变,量热法,荧光和圆形二色性
光谱,结构和松弛NMR分析。计算方法
将涉及分子动力学模拟,以模拟相互作用的能量学。
这将使我们能够建立可用于调节蛋白质螺旋的一般规则
通过影响控制螺旋线圈过渡的某些属性来进行相互作用
目标序列。这样的规则将奠定理性设计的基础
泛素的有效靶序列。
项目成果
期刊论文数量(35)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(0)
Conformational dynamics and structural plasticity play critical roles in the ubiquitin recognition of a UIM domain.
- DOI:10.1016/j.jmb.2009.12.052
- 发表时间:2010-03-05
- 期刊:
- 影响因子:5.6
- 作者:Sgourakis NG;Patel MM;Garcia AE;Makhatadze GI;McCallum SA
- 通讯作者:McCallum SA
Experimental test of the thermodynamic model of protein cooperativity using temperature-induced unfolding of a Ubq-UIM fusion protein.
使用 Ubq-UIM 融合蛋白的温度诱导解折叠来实验测试蛋白质协同性的热力学模型。
- DOI:10.1021/bi101163u
- 发表时间:2010
- 期刊:
- 影响因子:2.9
- 作者:Patel,MayankM;Sgourakis,NikolaosG;Garcia,AngelE;Makhatadze,GeorgeI
- 通讯作者:Makhatadze,GeorgeI
Microsecond simulations of the folding/unfolding thermodynamics of the Trp-cage miniprotein.
- DOI:10.1002/prot.22702
- 发表时间:2010-06
- 期刊:
- 影响因子:2.9
- 作者:Day, Ryan;Paschek, Dietmar;Garcia, Angel E.
- 通讯作者:Garcia, Angel E.
To charge or not to charge?
- DOI:10.1016/s0167-7799(00)01548-1
- 发表时间:2001-04-01
- 期刊:
- 影响因子:17.3
- 作者:Sanchez-Ruiz, JM;Makhatadze, GI
- 通讯作者:Makhatadze, GI
Removal of surface charge-charge interactions from ubiquitin leaves the protein folded and very stable.
消除泛素的表面电荷相互作用使蛋白质折叠且非常稳定。
- DOI:10.1110/ps.29902
- 发表时间:2002
- 期刊:
- 影响因子:0
- 作者:Loladze,VakhtangV;Makhatadze,GeorgeI
- 通讯作者:Makhatadze,GeorgeI
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