基于光引发生物相容反应的蛋白质降解调控

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项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    21602242
  • 项目类别:
    青年科学基金项目
  • 资助金额:
    20.0万
  • 负责人:
  • 依托单位:
  • 学科分类:
    B0702.生物分子的化学生物学
  • 结题年份:
    2019
  • 批准年份:
    2016
  • 项目状态:
    已结题
  • 起止时间:
    2017-01-01 至2019-12-31

项目摘要

Methods for spatiotemporal control the degradation of specific proteins are desirable tools for probing complex biological systems. However, few effective methods have been reported up to now. We are seeking to develop a general method to reversible and spatiotemporal control of protein degradation by light-induced biocompatible reactions, evolving the commercial protein tag named SNAP-tag as a protein degradation regulation tag, dubbed Par-tag, on account of the degradation after self-alkylation of hAGT, which is the prototype of SNAP-tag. Firstly, based on light-induced biocompatible chemical reactions we previously reported, small molecular probes are designed, synthesized and exploited as a switch with light to turn hAGT activity “off” and “on”. With this, the subtle balance between degradability and stability of hAGT as well as protein fused with hAGT are achieved. Finally, the structure of hAGT is optimized by directed evolution to generate Par-tag and used in regulation of protein stability and abundance. Par-tag will be a new chemical genetics tool with both high efficiency and wide practicability as SNAP-tag. Our researches will provide new idea in precise control of protein stability and bring new methods for probing the spatial and temporal distribution of protein and the function in complex biological systems.
具有时空分辨率的蛋白质降解调控对探索生命奥秘具有重要价值,但目前尚缺乏有效的技术手段。本项目拟基于光引发生物相容反应及商业化蛋白标签SNAP-tag原型蛋白人O6-烷基鸟嘌呤-DNA烷基转移酶(hAGT)自烷基化降解机制,发展一种可逆的具有时空分辨率的蛋白降解调控技术。首先,基于课题组开发的光引发的生物相容反应设计合成小分子探针,用于hAGT的共价标记及活性调控,建立基于小分子和光响应的hAGT活性可逆调控开关;随后利用这一开关调控hAGT及其融合蛋白的降解;最后,通过蛋白质工程手段优化hAGT的结构,建立蛋白降解调控标签Par-tag,并将其用于调控胞内蛋白质的稳定性及丰度。Par-tag将成为一种兼具SNAP-tag高效性与实用性的化学遗传学研究新工具。本研究将为精准调控胞内蛋白质的稳定性研究提供新思路,为揭示复杂生物体系中蛋白质及其功能的时空分布规律提供新方法。

结项摘要

具有时空分辨率的蛋白降解调控对探索生命奥秘具有重要价值,但目前尚缺乏有效的技术手段。本项目拟基于光引发生物相容反应设计合成小分子探针调控人O6-烷基鸟嘌呤-DNA烷基转移酶(hAGT)活性,结合hAGT自烷基化降解机制,发展具有时空分辨率的蛋白降解调控技术。本项目在hAGT蛋白功能的光调控及可见光引发生物相容反应开发方面均取得突破性进展。建立了hAGT活性快速分析检测手段,设计并合成了四种光响应的小分子探针,确认其中一种探针分子可用于hAGT活性的快速加笼及紫外光去笼,最终在纯蛋白体系,大肠杆菌体系以及癌细胞体系实现hAGT活性的光调控;为减少紫外光反应可能带来的光毒性,发展了可见光促进的硼酸酮酸加成反应,无需添加额外试剂可见光照射下高效合成乳酸类化合物。反应具有良好的生物兼容性,可用于hAGT快速烷化修饰。本研究为揭示hAGT生物功能提供了新方法,为精准调控内源蛋白功能及选择性靶向治疗以及未来精准治疗提供新思路。本项目资助工作在国际学术期刊已发表论文2篇,待发表论文1篇。

项目成果

期刊论文数量(2)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(0)
DNA-Encoded Library Chemistry: Amplification of Chemical Reaction Diversity for the Exploration of Chemical Space
DNA 编码的图书馆化学:扩大化学反应多样性以探索化学空间
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2019
  • 期刊:
    Aldrichimica Acta
  • 影响因子:
    3.6
  • 作者:
    Ying Huang;Olena Savych;Yuii Moroz;Yiyun Chen;Robert A. Goodnow
  • 通讯作者:
    Robert A. Goodnow
Intermolecular Radical Addition to Ketoacids Enabled by Boron Activation
通过硼活化实现酮酸的分子间自由基加成
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2019
  • 期刊:
    Journal Of The American Chemical Society
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    Shasha Xie;Defang Li;Hanchu Huang;Fuyuan Zhang;Yiyun Chen
  • 通讯作者:
    Yiyun Chen

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其他文献

其他文献

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AI项目思路

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张祎昕的其他基金

发展生物相容光催化反应实现基于DNA损伤与修复机制的癌症靶向治疗
  • 批准号:
  • 批准年份:
    2022
  • 资助金额:
    54 万元
  • 项目类别:
    面上项目

相似国自然基金

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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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