人源APOBEC3F蛋白CD2结构域催化DNA胞嘧啶脱氨基化抗HIV感染分子机制研究

结题报告
项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    91753119
  • 项目类别:
    重大研究计划
  • 资助金额:
    70.0万
  • 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:
    2020
  • 批准年份:
    2017
  • 项目状态:
    已结题
  • 起止时间:
    2018-01-01 至2020-12-31

项目摘要

APOBEC3F (A3F) is a member of the family of deoxycytidine deaminases APOBEC, which can convert dC residue in single-stranded DNA (ssDNA) to dU, and act as a DNA editor. APOBEC3F contains two domains, A3F-CD1 at its 5’-terminus and A3F-CD2 at its 3’-terminus. A3F-CD2 not only mediates the interactions of A3F with Vif protein of the virus, but also catalyzes cytidine deamination, induces GA-to-AA hypermutation in double-stranded DNA, impairs biological function of HIV-1 virus genes, and suppresses virus replication. The deamination site of A3F-CD2 specially locates at the cytidine at 3’-terminus of the hot spot 5’-TC-3’ in the antisense ssDNA of virus gene. However, the mechanism about how A3F-CD2 specifically recognizes the hot spot 5’-TC-3’ in ssDNA and how A3F-CD2 performs its deamination reactions on cytidine is still unclear. In the project, to avoid or to stop the catalytic deamination by A3F-CD2, and to get stable complex of A3F-Cd2 with ssDNA for structural studies, we plan to firstly design ssDNA with 5’-TT-3’, 5’-AC-3’, 5’-GC-3’, etc, key sequence motifs in ssDNA, to separate T and C in 5’-TC-3’ hotspot. Then we will try to determine the structure of A3F-CD2 in complex with ssDNA by X-ray crystallography, and confirmed the complex structure by enzymology, biochemistry and cell biology assays. At the same time, we will real-time monitor cytidine deamination catalyzed by A3F-CD2 through NMR techniques. The results from this project will provide solid evidences to explain the molecular basis of how A3F-CD2 performs its deamination reaction on virus ssDNA, revealing the structural basis of A3G’s anti-virus activities.
APOBEC3F(A3F)是胞嘧啶脱氨基化酶A3家族成员,含CD1和CD2结构域。A3F-CD2既通过与HIV病毒Vif蛋白作用介导病毒壳体化,又负责催化病毒单链DNA胞嘧啶脱氨基化,诱导G –> A超突变,使HIV基因组不能执行其功能,抑制病毒复制。A3F-CD2催化胞嘧啶脱氨基化特异性发生在DNA靶序列5’-TC-3’上,分子机制与酶催化机理没有报道。靶序列的存在,不利于得到瞬态的A3F-CD2与底物DNA稳定复合物。本项目优化DNA序列, 设计包含5’-TT-3’, 5’-AC-3’及5’-GC-3’等序列的DNA,使靶序列中T与C分开,减缓或阻止催化反应,以期得到A3F-CD2与DNA稳定复合物进行结晶,利用X-衍射单晶技术解析复合物结构,利用酶学、细胞生物学等技术验证结构合理性,阐明A3F催化脱氨基化结构基础。结合核磁共振技术实时检测酶活性,探讨A3F抗HIV病毒感染的分子机制。

结项摘要

本项目计划开展人源APOBEC3F蛋白CD2结构域催化DNA胞嘧啶抗HIV感染的分子机制。在项目资金资助下,开展了如下工作:(1)完成了APOBEC3F CD2与两个单链DNA复合物晶体结构,揭示了APOBEC3F-CD2特异性识别DNA中胞嘧啶的分子机制;其中DNA结合位点W209, W277, Y307, Y308, F309, W310, Y314, Y333, K358, Y359, 以及A3F二聚作用位点K352K355共同发挥识别DNA的作用。最终,我们通过结构模拟说明了A3F对DNA胞嘧啶的脱氨基化机制研究结果发表在Chin J Chem, 2018上;(2)作为拓展性工作,开展了APOBEC3F同源蛋白APOBEC3G的CD2结构域与DNA相互作用机制研究;研究结果发表在Chem -An Asian J,2019上;(3)作为拓展性工作,开展了APOBEC3F的同源蛋白APOBEC3A特异性识别DNA中胞嘧啶分子机制,发现在溶液中APOBEC3A及DNA均存在两种构象,APOBEC3A通过特异性与非特异性与DNA相互作用的模式,协同识别DNA中的胞嘧啶,相关结果已经整理,准备投稿。(4)最终,发表标注项目基金号的SCI论文10篇,申请中国专利2项。承办一次国内会议(第七届华东地区结构生物学会议暨第25届上海结构生物学合作网络会议),参加国内学术会议10次(其中化学生物学会议2次),国际学术会议4次;培养博士研究生2名,硕士研究生2名。

项目成果

期刊论文数量(10)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(2)
A putative G-quadruplex structure in the proximal promoter of VEGFR-2 has implications for drug design to inhibit tumor angiogenesis
VEGFR-2 近端启动子中假定的 G-四链体结构对抑制肿瘤血管生成的药物设计具有意义
  • DOI:
    10.1074/jbc.ra118.002666
  • 发表时间:
    2018
  • 期刊:
    Journal of Biological Chemistry
  • 影响因子:
    4.8
  • 作者:
    Liu Yaping;Lan Wenxian;Wang Chunxi;Cao Chunyang
  • 通讯作者:
    Cao Chunyang
胞嘧啶脱氨基酶APOBEC1研究进展
  • DOI:
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  • 发表时间:
    2020
  • 期刊:
    上海师范大学学报(自然科学版)
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    周冰涵;严小璇;蓝文贤;王春喜;曹春阳
  • 通讯作者:
    曹春阳
Selective Blockade of Neuronal BK (α + β4) Channels Preventing Epileptic Seizure
选择性阻断神经元 BK (α β4) 通道预防癫痫发作
  • DOI:
    10.1021/acs.jmedchem.9b01241
  • 发表时间:
    2020-01-09
  • 期刊:
    JOURNAL OF MEDICINAL CHEMISTRY
  • 影响因子:
    7.3
  • 作者:
    Liu, Xinlian;Tao, Jie;Cao, Chunyang
  • 通讯作者:
    Cao, Chunyang
Structural Investigations on the Interactions between Cytidine Deaminase Human APOBEC3G and DNA
胞苷脱氨酶人 APOBEC3G 与 DNA 相互作用的结构研究
  • DOI:
    10.1002/asia.201900480
  • 发表时间:
    2019
  • 期刊:
    Chemistry-An Asian Journal
  • 影响因子:
    4.1
  • 作者:
    Yan Xiaoxuan;Lan Wenxian;Wang Chunxi;Cao Chunyang
  • 通讯作者:
    Cao Chunyang
NMR Studies on the Interaction between Oncogene RET G-Quadruplex and Berberine†
Oncogene RET G-Quadruplex 与小檗碱相互作用的 NMR 研究
  • DOI:
    10.1002/cjoc.202000301
  • 发表时间:
    2020
  • 期刊:
    Chinese Journal of Chemistry
  • 影响因子:
    5.4
  • 作者:
    Wang F.;Wang C.;Liu Y.;Lan W.;Wang R.;Huang S.;Cao C.
  • 通讯作者:
    Cao C.

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DNA骨架磷硫酰化修饰的研究进展
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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]
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          E --> F[TRIM2对IFN-β启动子活性的影响]
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          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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