利用电子显微学研究I型AAA+ ATPase酶Vps4蛋白的结构与功能

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基本信息

  • 批准号:
    31370717
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    85.0万
  • 负责人:
  • 依托单位:
  • 学科分类:
    C0501.结构生物学
  • 结题年份:
    2017
  • 批准年份:
    2013
  • 项目状态:
    已结题
  • 起止时间:
    2014-01-01 至2017-12-31

项目摘要

Vps4 belongs to the type-I AAA family of proteins. Vps4 functions together with ESCRTIII in membrane deformation and fission events. These cellular functions include vesicle formation at the endosome, cytokinesis and viral budding. Thus, Vps4 plays an important role in the biological processes inside cells. ESCRT-III is composed of four proteins. Once these soluble, cytoplasmic proteins are recruited to the membrane, they oligomerize into a polymer that seems to have the shape of concentric rings or spirals to facilitate the membrane deformation and fission events. Vps4 disassembles ESCRT-III polymers by using the energy from ATP hydrolysis, thereby recycling the ESCRT-III proteins for further rounds of membrane sorting. Previous studies indicate that Vps4 activity is regulated by its recruitment from the cytoplasm to ESCRT-III on the membrane, where Vps4 oligomerizes into an active ATPase. However, the mechanism underlying the disassembly of ESCRTIII by Vps4 is still unknown. In this project, we are aiming to study the structures and functions of Vps4 oligomers, and the Vps4-ESCRTIII complex by using the electron microscopy and the methods of biochemistry and molecular biology, in order to elucidate the molecular mechanism of how ESCRTIII is disassembled by Vps4.
Vps4属于I型AAA+ ATPase酶家族蛋白,它和内体蛋白分选转运装置III(ESCRTIII)一起在多囊体的形成、细胞质分裂和逆转录病毒如HIV的出芽等膜分裂过程中起关键作用,因此具有重要的生理功能。ESCRTIII复合体由4个蛋白组成,它们被招募到膜上后组装形成复合体帮助膜的弯曲并促进膜分裂。ESCRTIII复合体需要解开成单体以被循环使用。Vps4的作用就是利用水解ATP的能量将ESCRTIII解开。当细胞质中的Vps4二体或单体被招募到膜上与ESCRTIII结合后,会形成具有很高ATP酶活的寡聚体,将ESCRTIII解聚。然而,Vps4是如何利用水解ATP的能量将ESCRTIII复合体解开的问题一直未得到解决。本项目旨在通过研究Vps4活性寡聚体和Vps4与底物ESCRTIII形成的复合体的结构并结合生物化学和分子生物学的分析,揭示Vp4解聚ESCRTIII复合体的分子机制。

结项摘要

细胞内,内体蛋白分选转运装置III(ESCRT-III)和Vps4蛋白一起组成的蛋白机器介导多种膜重塑过程。ESCRT-III复合体由4个蛋白组成,它们被招募到膜上后组装形成复合体帮助膜的弯曲并促进膜分裂。ESCRT-III复合体需要解开成单体以被循环使用。Vps4的作用就是利用水解ATP的能量将ESCRT-III 解开。在本项目的支持下,我们利用冷冻电镜解析了Vps4蛋白结合ATP状态下的六聚体结构以及进一步结合辅助因子Vta1后形成的复合体的结构,分辨率分别为3.9埃和4.2埃。结构显示Vps4六聚体呈现明显的不对称性,整体是一个开口螺旋的环状结构;Vta1结合在Vps4六聚体的边缘,并且每一个Vta1二聚体通过两种不同的方式结合相邻的两个Vps4单体,从而促进ESCRT-III解聚过程中Vps4活性形式寡聚体的形成。我们的结构以及在结构指导下的生化和单分子实验结果为揭示Vps4解聚ESCRT-III的分子机制提供了重要的见解。

项目成果

期刊论文数量(6)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(0)
Structure of phycobilisome from the red alga Griffithsia pacifica
红藻 Griffithsia pacifica 藻胆体的结构
  • DOI:
    10.1038/nature24278
  • 发表时间:
    2017-11-02
  • 期刊:
    NATURE
  • 影响因子:
    64.8
  • 作者:
    Zhang, Jun;Ma, Jianfei;Sui, Sen-Fang
  • 通讯作者:
    Sui, Sen-Fang
Structural organization of an intact phycobilisome and its association with photosystem II
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  • DOI:
    10.1038/cr.2015.59
  • 发表时间:
    2015-06-01
  • 期刊:
    CELL RESEARCH
  • 影响因子:
    44.1
  • 作者:
    Chang, Leifu;Liu, Xianwei;Sui, Sen-Fang
  • 通讯作者:
    Sui, Sen-Fang

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生物三维电子显微学进入全新高速
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  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    隋森芳
  • 通讯作者:
    隋森芳
X-F. Xia, F Wang, M. Yang, S-F
X-F。
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
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  • 影响因子:
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  • 作者:
    隋森芳
  • 通讯作者:
    隋森芳

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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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