针对蛋白质-核酸相互作用研究的单分子荧光偏振分析方法学与技术

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项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    21435008
  • 项目类别:
    重点项目
  • 资助金额:
    340.0万
  • 负责人:
  • 依托单位:
  • 学科分类:
    B04.化学测量学
  • 结题年份:
    2019
  • 批准年份:
    2014
  • 项目状态:
    已结题
  • 起止时间:
    2015-01-01 至2019-12-31

项目摘要

Protein-DNA binding analysis is an important mean for the understanding of biological processes and functions and the disease development. All cells from three organism kingdoms utilize the interactions of multiple proteins with the same DNA fragment to finely regulate gene expression and silence. Therefore, it is extremely important to develop analytical technologies to study the interactions of multiple proteins with DNA. However, there is a technology gap. We propose a project to develop a novel single-molecule fluorescence polarization analysis and to study the suggested multiple protein-DNA interactions. The proposed technology is very different from the known single-molecule fluorescence resonance energy transfer analysis, and it does not require the distance changes involved in protein-DNA interactions, and may indicate the stoichiometry of multiple-protein binding to same DNA molecules by fluorescence polarization signaling. We will study the simultaneous binding of RecA protein and Single Strand Binding (SSB) protein to single stranded DNA to show the unique capacity of single-molecule fluorescence polarization characterizing the protein-DNA interactions. Furthermore, we will clarify the mechanisms on the cooperative assembly and disassembly of RecA on ssDNA, and the role of ATP regulation played in the RecA-ssDNA interaction. We will also identify the critical intermediates of RecA-mediated strand exchange, which is core reaction in recombination repair maintaining genome stability. The study will further our understanding of biologically important recombination repair and the cancer incidence. Moreover, we will extend our technology to study the role of nonspecific interaction played in the specific recognition of protein against target DNA sites, and to characterize the conformational change involved in high-affinity and highly selective protein-aptamer binding.
蛋白质与核酸的相互作用分析是理解生命过程和疾病发生的重要手段之一。各种生物细胞正是通过多个蛋白质结合于同一个DNA分子这一方式精细地调控基因表达与沉默。因此,研究多个蛋白质分子同时与一个DNA片段的结合极其重要。我们提出发展新颖的单分子荧光偏振分析技术和方法。与已有的单分子荧光共振能量转移分析不同的是,这种单分子分析毋需依赖相互作用过程中发生距离变化,可表征多种蛋白质与DNA的结合计量学。我们将通过研究RecA蛋白、SSB蛋白与ssDNA的同时相互作用,展示单分子荧光偏振分析的独特性能。在方法发展基础上,揭示RecA在ssDNA上的协同组装及去协同作用机理,鉴定介导链交换反应的关键RecA-ssDNA组装体,有助于人们对重组修复与癌症发生发展的认识。我们将进一步利用单分子荧光偏振分析,探讨蛋白质-核酸相互作用中的非特异性作用和特异性识别机制,以及核酸适配体与靶蛋白作用的动态构象变化。

结项摘要

依托本项目,我们建立了新颖的单分子荧光偏振分析技术与方法,并将其成功应用于多种蛋白质与(脱氧)核酸以及其他功能核酸分子(适配体、DNAzyme等)与靶标分子的相互作用研究。我们利用发展的新方法揭示了大肠杆菌同源重组酶RecA在单链DNA(ssDNA)上协同组装的机理,并提出了ATP水解紧密调控RecA组装形成低密度不饱和RecA核蛋白丝促进DNA链交换及同源重组修复的模型。我们还利用这种单分子技术考察了人源hAGO2蛋白与DNA及MicroRNA(miRNA)的相互作用,揭示了一种新的hAGO2蛋白依赖的miRNA在细胞核内正向调控基因表达的分子机制。基于G碱基与荧光染料作用增强荧光偏振响应的原理,我们发展了新型的荧光偏振传感器可以用于快速高灵敏地检测Pb2+、Ag+、半胱氨酸、谷胱甘肽。此外,我们还发展了适配体的多构象分析技术,能够用于表征适配体与靶标分子结合前后的构象变化,从而揭示其相互作用的结构基础,并在此基础上提出了一种基于多重相互作用增强适配体亲和力的方法。在本项目的资助下,已发表sci论文49篇,其中影响影子大于5的21篇,包括12篇Analytical Chemistry,2篇Trends in Analytical Chemistry,2篇Biosensors Bioelectronics;申请专利12项,已授权2项;培养博士研究生6名。

项目成果

期刊论文数量(49)
专著数量(0)
科研奖励数量(1)
会议论文数量(0)
专利数量(12)
Fluorescence Anisotropy Assay for D-Vasopressin with Tetramethylrhodamine-Labeled Aptamer
使用四甲基罗丹明标记适体荧光各向异性测定 D-加压素
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2016
  • 期刊:
    Analytical Methods
  • 影响因子:
    3.1
  • 作者:
    Yingxiong Liu;Qiang Zhao
  • 通讯作者:
    Qiang Zhao
Investigation of Effects of Metal Ions in Sample Buffer on Capillary Electrophoresis Coupled with Laser-Induced Fluorescence Analysis of Thrombin Using Dye-Labeled 29-mer DNA Aptamer
使用染料标记的 29 聚体 DNA 适体研究样品缓冲液中金属离子对毛细管电泳的影响以及凝血酶的激光诱导荧光分析
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2017
  • 期刊:
    Analytical Methods
  • 影响因子:
    3.1
  • 作者:
    Bai Yunlong;Zhao Qiang
  • 通讯作者:
    Zhao Qiang
Aptamer fluorescence anisotropy sensors for adenosine triphosphate by comprehensive screening tetramethylrhodamine labeled nucleotides
全面筛选四甲基罗丹明标记核苷酸的三磷酸腺苷适体荧光各向异性传感器
  • DOI:
    10.1016/j.bios.2015.03.031
  • 发表时间:
    2015-08-15
  • 期刊:
    BIOSENSORS & BIOELECTRONICS
  • 影响因子:
    12.6
  • 作者:
    Zhao, Qiang;Lv, Qin;Wang, Hailin
  • 通讯作者:
    Wang, Hailin
Metabolically Generated Stable Isotope-Labeled Deoxynucleoside Code for Tracing DNA N6-Methyladenine in Human Cells
代谢生成的稳定同位素标记脱氧核苷代码,用于追踪人体细胞中的 DNA N6-甲基腺嘌呤
  • DOI:
    10.1021/acs.analchem.7b01152
  • 发表时间:
    2017-06-06
  • 期刊:
    ANALYTICAL CHEMISTRY
  • 影响因子:
    7.4
  • 作者:
    Liu, Baodong;Liu, Xiaoling;Wang, Hailin
  • 通讯作者:
    Wang, Hailin
Idarubicin Stimulates Cell Cycle- and TET2-Dependent Oxidation of DNA 5-Methylcytosine in Cancer Cells
Idarubicin 刺激癌细胞中 DNA 5-甲基胞嘧啶的细胞周期和 TET2 依赖性氧化
  • DOI:
    10.1021/acs.chemrestox.9b00012
  • 发表时间:
    2019
  • 期刊:
    Chemical Research in Toxicology
  • 影响因子:
    4.1
  • 作者:
    Zhong Shangwei;Li Cuiping;Han Xiao;Li Xiangjun;Yang Yun Gui;Wang Hailin
  • 通讯作者:
    Wang Hailin

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其他文献

基于纳米水凝胶颗粒的毛细管电泳法分离DNA
  • DOI:
    10.19756/j.issn.0253-3820.191009
  • 发表时间:
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  • 期刊:
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  • 影响因子:
    --
  • 作者:
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  • 通讯作者:
    冯金生
亲和毛细管电泳技术在蛋白质-DNA相互作用研究中的应用
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2020
  • 期刊:
    色谱
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    余方志;章大鹏;袁征;赵强;汪海林
  • 通讯作者:
    汪海林
新規三次元カーボン材料の開発と固体高分子形燃料電池触媒担体への展開
新型三维碳材料开发及其在聚合物电解质燃料电池催化剂载体中的应用
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2013
  • 期刊:
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    汪海林;Kakade B. A.;田巻孝敬;山口猛央
  • 通讯作者:
    山口猛央
适配体的筛选及在生命分析化学中的应用
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    --
  • 期刊:
    生物技术
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    汪海林;赛道建;张月侠;李涛;宋茂勇
  • 通讯作者:
    宋茂勇
免疫毛细管电泳-激光诱导荧光分析DNA加合物的方法学研究
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    --
  • 期刊:
    色谱
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    高海燕;王智鑫;章大鹏;冯峰;王超;李涛;汪海林
  • 通讯作者:
    汪海林

其他文献

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  • 批准号:
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  • 批准年份:
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AI项目解读示例

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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