打结蛋白YibK去折叠过程中的动态变化及其中间态构象的单分子研究

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项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    21673294
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    65.0万
  • 负责人:
  • 依托单位:
  • 学科分类:
    B0707.化学生物学理论、方法与技术
  • 结题年份:
    2020
  • 批准年份:
    2016
  • 项目状态:
    已结题
  • 起止时间:
    2017-01-01 至2020-12-31

项目摘要

Knotted proteins play an important role in cell signal transduction, DNA/RNA metabolic regulation. However, until now the formation and its biological meaning of knots, together with their dynamics and unfolding mechanism during denaturation process were kept unknown. These brought us a new kind of protein folding problem.. To address this issue, the trifoil-knotted methyltransferase, YibK from Haemophilus influenza, will be studied as a model knotted protein. Biophysical methods, such as time-resolved fluorescence techniques, single molecular fluorescence techniques, single molecular force spectroscopy and molecular simulation techniques, were employed to study the dynamics and unfolding mechanism of YibK during denaturation. The conformation transition and its kinetics of YibK knotted region with different concentration of denaturant will be determined to provide detailed information on the YibK unfolding process, and the intermediate states of YibK during unfolding process will also be characterized to illustrate the detailed pathway and molecular mechanism of YibK unfolding process. This research will not only shed light on the unfolding mechanism of knotted proteins and strengthen our knowledge in protein folding mechanisms, but also provide important information on treatment of related disease and drug design.
打结蛋白在细胞的信号传递、遗传物质代谢调控等生理过程中发挥着重要作用。然而,目前对于打结蛋白中拓扑异构结的形成机理及其生物学意义,以及变性条件下打结蛋白去折叠过程的动态变化及其去折叠机制仍不十分清楚,由此带来了一类全新的蛋白折叠问题。 .本项目拟以细菌甲基转移酶YibK为研究对象,综合利用时间分辨荧光技术、单分子荧光技术、单分子力谱技术以及计算机模拟技术等多种生物物理化学技术,对YibK在变性条件下的去折叠过程进行研究。通过测定不同浓度变性剂作用下YibK去折叠过程的构象变化及其动力学参数,为YibK去折叠过程的动态变化提供详细信息;同时通过对YibK去折叠过程中间态构象的表征,揭示YibK的去折叠途径及其分子机制。本项目的实施不仅可以深入理解蛋白质中拓扑异构结的折叠过程及其生物学意义,并丰富蛋白质折叠机理提供重要信息,还可以为相关的疾病治疗及药物设计奠定理论基础。

结项摘要

打结蛋白在细胞信号传递、代谢调控等生理过程中发挥着重要作用。目前对于打结蛋白中拓扑异构结的折叠机理及其生物学意义仍不清楚。本项目以1O6D、YibK和YbeA三种打结蛋白为研究对象,综合利用时间分辨荧光、单分子荧光及计算机模拟等多种生物物理化学技术,对打结蛋白在变性条件下的去折叠过程进行研究。结果发现,打结蛋白在变性剂作用下,会发生去折叠过程,该过程中打结区域发生明显构象变化,打结区域逐渐向C末端滑动,且拓扑异构结变大、变松散。单分子荧光研究表明,打结蛋白去折叠过程中存在明显的中间态构象,这为详细阐明打结蛋白的去折叠过程奠定重要的工作基础。分子动力学模拟结果发现,打结结构对于稳定打结蛋白的稳定性和二聚化结构具有重要作用,从而为打结蛋白发挥其生物学功能提供了重要的结构保障。本项目的实施为深入理解蛋白质中拓扑异构结的折叠过程及其生物学意义,以及打结蛋白相关疾病治疗及药物设计奠定理论基础。

项目成果

期刊论文数量(17)
专著数量(0)
科研奖励数量(1)
会议论文数量(0)
专利数量(4)
Revealing Cooperation between Knotted Conformation and Dimerization in Protein Stabilization by Molecular Dynamics Simulations
通过分子动力学模拟揭示打结构象和二聚化在蛋白质稳定中的合作
  • DOI:
    10.1021/acs.jpclett.9b02209
  • 发表时间:
    2019
  • 期刊:
    Journal of Physical Chemistry Letters
  • 影响因子:
    5.7
  • 作者:
    Xu Yan;Li Shixin;Yan Zengshuai;Ge Baosheng;Huang Fang;Yue Tongtao
  • 通讯作者:
    Yue Tongtao
Using Fluorescence Quenching Titration to Determine the Orientation of a Model Transmembrane Protein in Mimic Membranes
使用荧光猝灭滴定确定模拟膜中模型跨膜蛋白的方向
  • DOI:
    10.3390/ma12030349
  • 发表时间:
    2019
  • 期刊:
    Materials
  • 影响因子:
    3.4
  • 作者:
    Huang Haihong;Ge Baosheng;Zhang Shuai;Li Jiqiang;Sun Chenghao;Yue Tongtao;Huang Fang
  • 通讯作者:
    Huang Fang
Single-Molecule Imaging Demonstrates Ligand Regulation of the Oligomeric Status of CXCR4 in Living Cells
单分子成像显示活细胞中 CXCR4 寡聚状态的配体调节
  • DOI:
    10.1021/acs.jpcb.6b10969
  • 发表时间:
    2017
  • 期刊:
    Journal of Physical Chemistry B
  • 影响因子:
    3.3
  • 作者:
    Jun Lao;Hua He;Xiaojuan Wang;Zhencai Wang;Yanzhuo Song;Bin Yang;Naseer Ullah Khan;Baosheng Ge;Fang Huang
  • 通讯作者:
    Fang Huang
Regulation of oligomeric status of CCR3 with binding ligands revealed by single-molecule fluorescence imaging
单分子荧光成像揭示了结合配体对 CCR3 寡聚状态的调节
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2018
  • 期刊:
    Biochemistry
  • 影响因子:
    2.9
  • 作者:
    Yanzhuo Song;Baosheng Ge;Jun Lao;Zhengcai Wang;Bin Yang;Xiaojuan Wang;Hua He;Jiqiang Li;Fang Huang
  • 通讯作者:
    Fang Huang
Membrane curvature affects the stability and folding kinetics of bacteriorhodopsin
膜曲率影响细菌视紫红质的稳定性和折叠动力学
  • DOI:
    10.1016/j.procbio.2018.10.002
  • 发表时间:
    2019
  • 期刊:
    Process Biochemistry
  • 影响因子:
    4.4
  • 作者:
    Haihong Huang;Baosheng Ge;Chenghao Sun;Shuai Zhang;Fang Huang
  • 通讯作者:
    Fang Huang

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课题项目:调控A型流感病毒诱导IFN-β表达的机制研究

AI项目摘要:

本研究聚焦于TRIM2蛋白在A型流感病毒诱导的IFN-β表达中的调控机制。A型流感病毒是全球性健康问题,其感染可导致严重的呼吸道疾病。IFN-β作为关键的抗病毒因子,其表达水平对抗病毒防御至关重要。然而,TRIM2如何调控IFN-β的表达尚未明确。本研究假设TRIM2通过与病毒RNA或宿主因子相互作用,影响IFN-β的产生。我们将采用分子生物学、细胞生物学和免疫学方法,探索TRIM2与A型流感病毒诱导IFN-β表达的关系。预期结果将揭示TRIM2在抗病毒免疫反应中的作用,为开发新的抗病毒策略提供理论基础。该研究对理解宿主抗病毒机制具有重要科学意义,并可能对临床治疗流感病毒感染提供新的视角。

AI项目思路:

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技术路线:包括病毒学、分子生物学、细胞培养和免疫检测技术。
关键技术:TRIM2与病毒RNA的相互作用分析,IFN-β启动子活性检测。
实验模型:使用A型流感病毒感染的细胞模型进行研究。

AI技术路线图

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          A[研究起始] --> B[文献回顾与假设提出]
          B --> C[实验设计与方法学准备]
          C --> D[A型流感病毒感染模型建立]
          D --> E[TRIM2与病毒RNA相互作用分析]
          E --> F[TRIM2对IFN-β启动子活性的影响]
          F --> G[IFN-β表达水平测定]
          G --> H[TRIM2功能丧失与获得研究]
          H --> I[数据收集与分析]
          I --> J[结果解释与科学验证]
          J --> K[研究结论与未来方向]
          K --> L[研究结束]
      
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