Mutational Pleiotropy, Epistasis, and the Adaptive Evolution of Hemoglobin Function

突变多效性、上位性和血红蛋白功能的适应性进化

基本信息

  • 批准号:
    9594940
  • 负责人:
  • 金额:
    $ 34.68万
  • 依托单位:
  • 依托单位国家:
    美国
  • 项目类别:
  • 财政年份:
    2008
  • 资助国家:
    美国
  • 起止时间:
    2008-09-22 至 2022-08-31
  • 项目状态:
    已结题

项目摘要

The step-by-step evolution of novel phenotypes is central to several fundamental questions in biology. In studies of novel protein functions, the problem becomes experimentally tractable if it is possible to identify and functionally characterize the complete set of causative mutations. With such a system, it is possible to address key questions: Do novel functions evolve via the successive fixation of beneficial mutations that each produce an adaptive change in phenotype when they first arise? Alternatively, are evolutionary transitions in protein function facilitated by neutral mutations that produce no adaptive benefit when they first arise, but which potentiate the function-altering effects of subsequent mutations? By reconstructing all possible mutational pathways that connect ancestral and descendant proteins it is also possible to address fundamental questions about the roles of contingency and determinism in protein evolution. For example: Can novel functions evolve from any possible ancestral starting point, or are specific evolutionary outcomes contingent on prior history? We will address these questions by experimentally dissecting the molecular basis of a key physiological innovation during vertebrate evolution. Specifically, we will examine the evolution of a unique allosteric mechanism for regulating hemoglobin (Hb) function in the red blood cells of crocodilians. This unique mode of allosteric regulatory control contributes to crocodilians’ extraordinary capacities for breath-hold diving. Using ancestral protein resurrection in conjunction with a combinatorial protein engineering approach based on site- directed mutagenesis, we will examine the effects of sequential mutational steps in the evolution of the novel allosteric mechanism of crocodilian Hb. We will also obtain insights into the structural basis of the change in Hb function, as X-ray crystallography experiments will reveal biophysical mechanisms at atomic resolution. The specific aims of the project are as follows: (1) Identify the specific mutations that are responsible for the evolution of the novel protein function, and quantify their additive and nonadditive effects; and (2) Identify and characterize the biophysical mechanisms responsible for the functional transition (gain of novel function, loss of ancestral function). In combination, accomplishing Specific Aims 1 and 2 will reveal the molecular basis of a key physiological innovation and will provide general insights into the pathways by which such innovations evolve.
新表型的分步演化对于生物学的几个基本问​​题至关重要。在 对新型蛋白质功能的研究,如果可以识别和 在功能上表征了完整的因果突变。使用这样的系统,可以解决 关键问题:做新功能通过成功的有益突变的成功固定而发展 首次出现时表型的自适应变化?另外,是蛋白质的进化过渡 首次出现时没有产生自适应益处的中性突变制备的功能,但 潜力随后突变的改变功能的影响?通过重建所有可能的突变 连接祖先和后代蛋白的途径也可以解决基本问题 关于偶然性和确定蛋白质进化的作用。例如:新功能可以演变 从任何可能的祖先起点,还是特定的进化结果取决于先前的历史? 我们将通过实验剖析关键生理的分子基础来解决这些问题 脊椎动物进化过程中的创新。具体来说,我们将研究独特的变构的演变 调节鳄鱼红细胞中血红蛋白(Hb)功能的机制。这种独特的模式 变构调节控制有助于鳄鱼的非凡能力,以进行呼吸潜水。使用 祖先蛋白质复活与基于位点的组合蛋白工程方法结合 定向诱变,我们将检查新型突变步骤在新颖的演变中的影响 鳄鱼HB的变构机制。我们还将了解HB变化的结构基础 X射线晶体学实验的功能将在原子分辨率下揭示生物物理机制。这 该项目的具体目标如下:(1)确定负责该的特定突变 新型蛋白质功能的进化,并量化其添加剂和非添加作用; (2)识别和 表征负责功能过渡的生物物理机制(新功能的增益,损失 祖先功能)。结合起来,完成特定的目标1和2将揭示A的分子基础 关键的生理创新,并将提供有关此类创新的途径的一般见解 进化。

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 }}

Jay Storz其他文献

Jay Storz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('Jay Storz', 18)}}的其他基金

Genomic and physiological mechanisms of hypoxia adaptation in high-altitude mice
高原小鼠缺氧适应的基因组和生理机制
  • 批准号:
    10446130
  • 财政年份:
    2022
  • 资助金额:
    $ 34.68万
  • 项目类别:
Genomic and physiological mechanisms of hypoxia adaptation in high-altitude mice
高原小鼠缺氧适应的基因组和生理机制
  • 批准号:
    10689032
  • 财政年份:
    2022
  • 资助金额:
    $ 34.68万
  • 项目类别:
Mechanisms of Hemoglobin Adaptation to Hypoxia in High-altitude Rodents
高海拔啮齿动物血红蛋白适应缺氧的机制
  • 批准号:
    7842973
  • 财政年份:
    2009
  • 资助金额:
    $ 34.68万
  • 项目类别:
Mechanisms of Hemoglobin Adaptation to Hypoxia in High-altitude Rodents
高海拔啮齿动物血红蛋白适应缺氧的机制
  • 批准号:
    8288770
  • 财政年份:
    2008
  • 资助金额:
    $ 34.68万
  • 项目类别:
'Mutational pleiotropy, epistasis, and the adaptive evolution of hemoglobin funct
突变多效性、上位性和血红蛋白功能的适应性进化
  • 批准号:
    8902245
  • 财政年份:
    2008
  • 资助金额:
    $ 34.68万
  • 项目类别:
Mechanisms of Hemoglobin Adaptation to Hypoxia in High-altitude Rodents
高海拔啮齿动物血红蛋白适应缺氧的机制
  • 批准号:
    7499217
  • 财政年份:
    2008
  • 资助金额:
    $ 34.68万
  • 项目类别:
Mechanisms of Hemoglobin Adaptation to Hypoxia in High-altitude Rodents
高海拔啮齿动物血红蛋白适应缺氧的机制
  • 批准号:
    8289954
  • 财政年份:
    2008
  • 资助金额:
    $ 34.68万
  • 项目类别:
Mechanisms of Hemoglobin Adaptation to Hypoxia in High-altitude Rodents
高海拔啮齿动物血红蛋白适应缺氧的机制
  • 批准号:
    7904133
  • 财政年份:
    2008
  • 资助金额:
    $ 34.68万
  • 项目类别:
Mechanisms of Hemoglobin Adaptation to Hypoxia in High-altitude Rodents
高海拔啮齿动物血红蛋白适应缺氧的机制
  • 批准号:
    7690723
  • 财政年份:
    2008
  • 资助金额:
    $ 34.68万
  • 项目类别:
Mutational Pleiotropy, Epistasis, and the Adaptive Evolution of Hemoglobin Function
突变多效性、上位性和血红蛋白功能的适应性进化
  • 批准号:
    10246848
  • 财政年份:
    2008
  • 资助金额:
    $ 34.68万
  • 项目类别:

相似国自然基金

基于钙敏感受体的不同激活状态进行多肽变构调节剂筛选以及结构导向的化学修饰改造
  • 批准号:
    22307113
  • 批准年份:
    2023
  • 资助金额:
    30 万元
  • 项目类别:
    青年科学基金项目
GABAB受体复合体变构调节的生理和病理研究
  • 批准号:
    32330049
  • 批准年份:
    2023
  • 资助金额:
    221 万元
  • 项目类别:
    重点项目
热休克蛋白90对calpain-1的变构调节机制及其对鸡肉嫩度的影响
  • 批准号:
    32372406
  • 批准年份:
    2023
  • 资助金额:
    50.00 万元
  • 项目类别:
    面上项目
AMPA受体正向变构调节剂快速抗抑郁作用及其神经机制研究
  • 批准号:
    82371524
  • 批准年份:
    2023
  • 资助金额:
    47 万元
  • 项目类别:
    面上项目
P2X3靶向的无味觉失调的变构调节新策略及用于缓解原因未明难治性咳嗽的新分子发现
  • 批准号:
    32371289
  • 批准年份:
    2023
  • 资助金额:
    50 万元
  • 项目类别:
    面上项目

相似海外基金

Understanding the origins and mechanisms of aryl hydrocarbon receptor promiscuity
了解芳烃受体混杂的起源和机制
  • 批准号:
    10679532
  • 财政年份:
    2023
  • 资助金额:
    $ 34.68万
  • 项目类别:
Cholesterol modulation of BK currents and cerebral artery diameter via channel-forming slo1 subunits
胆固醇通过通道形成 slo1 亚基调节 BK 电流和脑动脉直径
  • 批准号:
    10751934
  • 财政年份:
    2023
  • 资助金额:
    $ 34.68万
  • 项目类别:
Elucidating Angular Protein Motion using Kinetic Ensemble Refinement
使用动力学系综细化阐明角蛋白运动
  • 批准号:
    10203376
  • 财政年份:
    2021
  • 资助金额:
    $ 34.68万
  • 项目类别:
Structural and Dynamic Mechanisms in Classical Protein Allostery
经典蛋白质变构的结构和动力学机制
  • 批准号:
    10021672
  • 财政年份:
    2019
  • 资助金额:
    $ 34.68万
  • 项目类别:
Structural and Dynamic Mechanisms in Classical Protein Allostery
经典蛋白质变构的结构和动力学机制
  • 批准号:
    10216306
  • 财政年份:
    2019
  • 资助金额:
    $ 34.68万
  • 项目类别:
{{ showInfoDetail.title }}

作者:{{ showInfoDetail.author }}

知道了