关于新型核开关SAM-VI的结构与作用机制研究

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项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号：
    31870810
  • 项目类别：
    面上项目
  • 资助金额：
    59.0万
  • 负责人：
    任艾明
  • 依托单位：
    浙江大学
  • 学科分类：
    C0507.核酸生物化学
  • 结题年份：
    2022
  • 批准年份：
    2018
  • 项目状态：
    已结题
  • 起止时间：
    2019-01-01 至2022-12-31

项目摘要

Riboswitches are the conserved RNA elements in the 5’-end untranslated region of mRNA, which can specifically interact with the ligand and change it’s own conformation to control gene expression in translation or transcription level. SAM is an important molecule working as the universal methyl currency in all the living organisms. SAM riboswitches can interact with SAM to regulate the expression of SAM synthetase and control the synthesis of SAM. SAM riboswitches are one of the most important riboswitch families, which contain the highest number of riboswitch classes. Recently, Prof. Breaker from Yale University reported a new riboswitch, SAM-VI riboswitch through comparative sequence analysis method. SAM-VI riboswitch has similar second structural elements with SAM-III riboswitch, but the number and the sequences of nucleotides in the key internal loop that interact with the ligand SAM are different. In this project, we will use X-crystallography method, combining with molecular biology method, chemical biology method and other methods to solve the structure of SAM-VI riboswitch to explore the ligand recognition pattern and the regulation mechanism of SAM-VI riboswitch, to compare it with SAM-III riboswitch to seek the relationship in the origin and the evolution between different SAM riboswitch classes. These researches will provide more theory basis for the application of SAM riboswitches and more information for RNA world.
核开关是mRNA 5’-端非编码区的一段保守序列，通过与配体的相互作用改变自身的构象，从而在转录或翻译阶段调控后续基因的表达。SAM是生物体内非常重要的甲基转移中介分子。SAM核开关是目前种类最多的核开关，也是最重要的核开关之一，负责调控SAM合成酶的表达，控制SAM的合成。最近耶鲁大学Breaker教授课题组通过全基因组分析发现一类新型核开关—————SAM-VI核开关。该核开关与已知的SAM-III核开关具有相似的二级结构，但在识别配体的中心大内环区，核苷酸序列和数目又各不相同。本项目将采用X-射线晶体学的方法，结合分子生物学、化学生物学等方法，研究该核开关与配体的相互作用方式、对后续基因的调控机制，探讨该核开关与SAM-III核开关的异同，进而寻找不同SAM核开关在进化和起源上的相互关系，为进一步开发SAM核开关的应用提供更多的理论基础，也为RNA世界提供更多的信息。

结项摘要

核开关是mRNA 5’-端非编码区的一段保守序列，通过与配体的相互作用产生构象变化，从而在转录或翻译阶段调控后续基因的表达。SAM是生物体内非常重要的甲基转移中介分子。SAM核开关是目前种类最多的核开关，也是最重要的核开关之一，负责调控SAM合成酶的表达，控制SAM的合成。最近耶鲁大学Breaker教授课题组通过全基因组分析发现一类新型核开关——SAM-VI核开关。本项目采用X-射线晶体学的方法，结合分子生物学、化学生物学等方法，解析了SAM-VI核开关的三维结构，同时探讨与其他SAM核开关的异同，研究了该核开关与配体的特异性相互作用方式，基于研究结果阐释了其对后续基因的调控机制，建立了核开关的调控模型。此外，我们还进一步研究了另一类重要辅酶类核开关NAD+-I核开关的结构与作用机制，为进一步开发相关核开关的应用提供更多的理论基础，也为RNA世界提供更多的信息。

项目成果

期刊论文数量（9）
专著数量（0）
科研奖励数量（0）
会议论文数量（0）
专利数量（0）
Structural distinctions between NAD+ riboswitch domains 1 and 2 determine differential folding and ligand binding.
NAD( ) 核糖开关结构域 1 和 2 之间的结构差异决定了差异折叠和配体结合
  • DOI：
    10.1093/nar/gkaa1029
  • 发表时间：
    2020-12-02
  • 期刊：
    Nucleic acids research
  • 影响因子：
    14.9
  • 作者：
    Chen H;Egger M;Xu X;Flemmich L;Krasheninina O;Sun A;Micura R;Ren A
  • 通讯作者：
    Ren A
Structure-based investigation of fluorogenic Pepper aptamer
基于结构的荧光辣椒适体研究
  • DOI：
    10.1038/s41589-021-00884-6
  • 发表时间：
    2021-11-01
  • 期刊：
    NATURE CHEMICAL BIOLOGY
  • 影响因子：
    14.8
  • 作者：
    Huang, Kaiyi;Chen, Xianjun;Ren, Aiming
  • 通讯作者：
    Ren, Aiming
Distinct structural bases for sequence-specific DNA binding by mammalian BEN domain proteins.
哺乳动物 BEN 结构域蛋白序列特异性 DNA 结合的独特结构基础
  • DOI：
    10.1101/gad.348993.121
  • 发表时间：
    2022-02-01
  • 期刊：
    Genes & development
  • 影响因子：
    10.5
  • 作者：
    Zheng L;Liu J;Niu L;Kamran M;Yang AWH;Jolma A;Dai Q;Hughes TR;Patel DJ;Zhang L;Prasanth SG;Yu Y;Ren A;Lai EC
  • 通讯作者：
    Lai EC
Strategies for understanding RNA recognition by X-ray crystallography and NMR methods
通过 X 射线晶体学和 NMR 方法了解 RNA 识别的策略
  • DOI：
    10.1016/bs.mie.2019.05.024
  • 发表时间：
    2019
  • 期刊：
    Methods in Enzymology
  • 影响因子：
    --
  • 作者：
    Sun Aiai;Huang Kaiyi;Zheng Luqian;Ren Aiming
  • 通讯作者：
    Ren Aiming
Structure-based investigations of the NAD+-II riboswitch.
NAD -II 核糖开关的基于结构的研究
  • DOI：
    10.1093/nar/gkac1227
  • 发表时间：
    2023-01-11
  • 期刊：
    NUCLEIC ACIDS RESEARCH
  • 影响因子：
    14.9
  • 作者：
    Xu, Xiaochen;Egger, Michaela;Li, Chunyan;Chen, Hao;Micura, Ronald;Ren, Aiming
  • 通讯作者：
    Ren, Aiming

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其他文献

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任艾明的其他基金

非编码RNA分子结构与功能研究
  • 批准号：
  • 批准年份：
    2020
  • 资助金额：
    120 万元
  • 项目类别：
    优秀青年科学基金项目
具有催化功能的非编码RNA的结构与作用机制研究
  • 批准号：
    91640104
  • 批准年份：
    2016
  • 资助金额：
    80.0 万元
  • 项目类别：
    重大研究计划
新型自剪切类核酶Pistol的结构与催化机制研究
  • 批准号：
    31670826
  • 批准年份：
    2016
  • 资助金额：
    60.0 万元
  • 项目类别：
    面上项目

相似国自然基金

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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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