特异性调控PP2C蛋白去磷酸化分子探针的设计及分子机制

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项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    91853127
  • 项目类别:
    重大研究计划
  • 资助金额:
    60.0万
  • 负责人:
  • 依托单位:
  • 学科分类:
    B0706.药物化学生物学
  • 结题年份:
    2021
  • 批准年份:
    2018
  • 项目状态:
    已结题
  • 起止时间:
    2019-01-01 至2021-12-31

项目摘要

Drought stress has grown to be one of the important factors to restrict global crop production. Abscisic acid (ABA), an important regulating factor for plant to antagonize drought stress, can reduce stomatal conductance to inhibit transpiration. ABA can regulate the dephosphorylation of protein phosphatase 2C (PP2C) by inducing the interaction between pyrabactin resistance (PYR)/PYR-like (PYL)/regulatory component of ABA receptor (RCAR) (using PYL for simplicity) and PP2C. However, PYL and PP2C protein family have many members, which have functional redundancy effect. Actually, ABA can regulate receptor protein to interact with many PP2C family members to activate multiple signaling pathways, which is one of the important reasons that ABA can enhance drought resistance of plant, but it can also influence many other physiological phenotype at the same time. Specific regulation of the interaction between PYL and PP2C can effectively solve the problem. So, how to design chemical probe for specific regulation of the dephosphorylation of PP2C and the related molecular mechanism is a major scientific issue. The techniques of computational chemistry, synthetic chemistry, chemical biology, biochemistry, and structural biology will be applied in this project. Finally, the chemical probes to specifically regulate the interaction between PYL and PP2C and the related molecular mechanism will be discovered through the research cycle of “computational simulation---probe design---interaction mechanism”. The implementation of this project will establish foundation for further developing efficient drought resistance regulator used in agriculture.
干旱胁迫已成为制约全球作物产量的重要因素之一,脱落酸(ABA)可调节气孔开度,是植物应对干旱胁迫的一种重要激素分子。ABA通过促进其受体蛋白与蛋白磷酸酶2C(PP2C)的相互作用来调控去磷酸化,然而该受体蛋白家族成员众多,ABA可调控多组受体与PP2C的相互作用,开启了多条信号通路,是造成影响其它生理表型的一个重要原因。特异性地调控ABA受体蛋白和PP2C的相互作用可有效解决该问题。因此,如何设计特异性调控PP2C蛋白去磷酸化的探针并揭示其分子机制是一个关键科学问题。本项目将综合运用计算化学、合成化学、化学生物学和结构生物学等方法,以前期发现的2种可特异性调控ABA受体蛋白与PP2C相互作用的分子探针为基础,通过“计算模拟-探针设计-作用机制”的研究循环,力争发现特异性调控ABA受体影响PP2C蛋白去磷酸化的化学探针并揭示其分子机制,为进一步开发可施用于农业的植物抗旱调节剂奠定基础。

结项摘要

干旱胁迫已成为制约全球作物产量的重要因素之一,脱落酸(ABA)通过调节气孔开度以减少水分蒸发,是植物应对干旱胁迫的一种重要调控因子。ABA通过促进受体PYR/PYL/RCAR蛋白与蛋白磷酸酶2C(PP2C)的相互作用来调控去磷酸化,然而植物中PYR/PYL/RCAR和PP2C蛋白家族成员众多,ABA调控受体与多个PP2C作用可同时影响多条信号途径,是造成其调控植物抗旱的同时还影响其它生理表型的一个重要原因,特异性地调控PYL和PP2C的相互作用可有效解决该问题。本项目综合运用计算化学、合成化学、化学生物学和结构生物学等方法,研究了ABA调控PYL与PP2C蛋白相互作用的分子机制,开展了基于受体结构的特异性分子设计,经过化学结构改造和生物测活,最终发现了多个能作用PYL1的功能探针、通过稳定PYL二聚来拮抗ABA功能的新作用机制以及一个有配体结合的PYL1晶体结构,这些成果为进一步开发可施用于农业的植物生长调节剂奠定了基础。圆满完成预期研究目标。

项目成果

期刊论文数量(8)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(0)
PIIMS Server: A Web Server for Mutation Hotspot Scanning at the Protein-Protein Interface
PIIMS 服务器:用于蛋白质-蛋白质界面突变热点扫描的 Web 服务器
  • DOI:
    10.1021/acs.jcim.0c00966
  • 发表时间:
    2021
  • 期刊:
    Journal of Chemical Information and Modeling
  • 影响因子:
    5.6
  • 作者:
    Wu Feng-Xu;Yang Jing-Fang;Mei Long-Can;Wang Fan;Hao Ge-Fei;Yang Guang-Fu
  • 通讯作者:
    Yang Guang-Fu
Structural dynamics and determinants of abscisic acid-receptor binding preference in different aggregation states
不同聚集状态下脱落酸受体结合偏好的结构动力学和决定因素
  • DOI:
    10.1093/jxb/erab178
  • 发表时间:
    2021
  • 期刊:
    Journal of Experimental Botany
  • 影响因子:
    6.9
  • 作者:
    Yang Jing-Fang;Chen Mo-Xian;Zhang Jianhua;Hao Ge-Fei;Yang Guang-Fu
  • 通讯作者:
    Yang Guang-Fu
PTMdyna: exploring the influence of post-translation modifications on protein conformational dynamics.
PTMdyna:探索翻译后修饰对蛋白质构象动力学的影响。
  • DOI:
    10.1093/bib/bbab424
  • 发表时间:
    2021
  • 期刊:
    Briefings in Bioinformatics
  • 影响因子:
    9.5
  • 作者:
    Shi Xing-Xing;Wang Zhi-Zheng;Wang Yu-Liang;Huang Guang-Yi;Yang Jing-Fang;Wang Fan;Hao Ge-Fei;Yang Guang-Fu
  • 通讯作者:
    Yang Guang-Fu
Genetic Engineering and Chemical Control Related to Abscisic Acid for Improving Plant Drought Tolerance
与脱落酸相关的基因工程和化学控制提高植物耐旱性
  • DOI:
    10.1002/aenm.202203536
  • 发表时间:
    2021
  • 期刊:
    Journal of Agricultural and Food Chemistry
  • 影响因子:
    6.1
  • 作者:
    Yang Jing-Fang;Hao Ge-Fei;Yang Guang-Fu
  • 通讯作者:
    Yang Guang-Fu
Bioinformatics toolbox for exploring protein phosphorylation network.
用于探索蛋白质磷酸化网络的生物信息学工具箱。
  • DOI:
    10.1093/bib/bbaa134
  • 发表时间:
    2020
  • 期刊:
    Briefings in Bioinformatics
  • 影响因子:
    9.5
  • 作者:
    Shi Xing-Xing;Wu Feng-Xu;Mei Long-Can;Wang Yu-Liang;Hao Ge-Fei;Yang Guang-Fu
  • 通讯作者:
    Yang Guang-Fu

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  • 通讯作者:
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  • 发表时间:
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  • 期刊:
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  • 通讯作者:
    杨光富
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  • 发表时间:
    2016
  • 期刊:
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  • 作者:
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  • 通讯作者:
    杨光富
含苯并2,2-二氧噻二唑结构的吡唑类HPPD抑制剂的设计、合成及其生物活性研究
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2016
  • 期刊:
    中国科学:化学
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    --
  • 作者:
    杨文超;徐玉玲;林红艳;武园;杨光富
  • 通讯作者:
    杨光富
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  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    --
  • 期刊:
    Bioorganic & Medicinal Chemistry
  • 影响因子:
    3.5
  • 作者:
    陈超南;吕丽丽;戢凤琴;陈琼;徐晖;杨光富
  • 通讯作者:
    杨光富

其他文献

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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:

科学问题:TRIM2如何调控A型流感病毒诱导的IFN-β表达?
前期研究:已有研究表明TRIM2参与抗病毒反应,但其具体机制尚不明确。
研究创新点:本研究将深入探讨TRIM2在IFN-β表达中的直接作用机制。
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

        graph TD
          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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