氧化修饰诱导APIP蛋白积聚的分子机制及其生物学功能研究

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项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    31500666
  • 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:
    C0505.蛋白质、多肽与酶生物化学
  • 结题年份:
    2018
  • 批准年份:
    2015
  • 项目状态:
    已结题
  • 起止时间:
    2016-01-01 至2018-12-31

项目摘要

Protein aggregation is a biological phenomenon in which a unusual subset of proteins aggregate and form oligomers, fibers, or even highly ordered structures like amyloid or prion within cells. Mounting evidence suggests that protein aggregation is often part of the cellular response to an imbalanced protein homeostasis and is normally prevented by complex cellular quality control mechanisms. However, under certain circumstances, protein aggregation into abnormal cellular puncta may cause the loss of critical protein functions and change cellular protein-protein interaction networks. Therefore, it has emerged as the hallmarks of many diseases, including neurodegenerative diseases, inflammation, and cancer. We have recently discovered that APIP (apoptotic protease activating factor APAF1 interacting protein), a key negative regulator in apoptotic cell death, is able to aggregate in cells under oxidative stress. To date, our preliminary studies suggest that oxidants may modify reactive cysteines on APIP protein to enable assembly of APIP aggregates. The aim of the proposal will further elucidate the molecular mechanism and the biological consequences of oxidation-dependent APIP aggregation. To this end, we will first perform in-depth mass-spectrometry-based proteomics analyses to map and quantify oxidation of specific amino acid residues on APIP protein in vitro and in situ. We will also utilize chemical cross-linking mass spectrometry to study how oxidized APIP proteins form aggregates. Then, we will define how APIP aggregation relates to oxidant-induced apoptosis or cellular dysfunction. Finally, we will explore the role of oxidation-dependent APIP aggregation in cancer development or intervention. The discovery of the role of biological regulation of APIP aggregation is expected to increase our understanding of the upstream regulatory mechanism of apoptosis. More importantly, this project may be ultimately associated with translational potential for clinical medicine by discovering a novel biomarker in the key areas of cancer diagnosis and therapeutics.
蛋白积聚是蛋白通过自身相互作用形成聚合体甚至难溶性纤维状积聚体的过程。这种积聚作用通常会破坏蛋白的正常生物学功能并且改变蛋白-蛋白相互作用网络,故其与许多疾病的发生密切相关,如神经退行性疾病、炎症或癌症。本课题组在前期研究中首次发现细胞内一种重要功能蛋白APIP(细胞凋亡蛋白酶激活因子APAF1作用蛋白)在氧化应激下能够快速发生积聚。为了进一步阐明APIP蛋白氧化依赖性积聚发生的分子机制乃至生物学功能,本项目将以蛋白组学技术为核心并综合运用多学科技术手段研究(1)APIP蛋白氧化修饰及其对积聚发生的影响;(2)APIP蛋白氧化积聚对氧化应激诱导细胞凋亡亦或它分子通路的调控作用;(3)APIP蛋白氧化积聚与肿瘤发展、干预的关联性。这些研究有望丰富人们对细胞凋亡关键分子APAF1蛋白上游调控机制的认识,并且可能发现基于全新机理(蛋白氧化积聚)的肿瘤生物标识物乃至新型抗肿瘤策略。

结项摘要

蛋白积聚是蛋白通过自身相互作用形成聚合体甚至难溶性纤维状积聚体的过程。这种积聚作用通常会破坏蛋白的正常生物学功能并且改变蛋白-蛋白相互作用网络,故其与许多疾病的发生密切相关,如神经退行性疾病、炎症或癌症。在本项目的研究中, 我们开发了一种新型定量化学蛋白质组技术(巯基反应性定量技术QTRP),并且运用该技术发现了一种名为APIP的蛋白(全称:细胞凋亡蛋白酶激活因子APAF1作用蛋白,Apoptotic Protease activating factor Interacting Protein)在体外和细胞内均具有较强的氧化敏感性。进一步研究发现APIP蛋白能发生氧化依赖性积聚,形成一系列寡聚体乃至难溶性多聚体。通过质谱分析,我们发现该蛋白的C97位半胱氨酸残基上形成了亚磺酸。体外生化研究表明该位点突变会影响APIP蛋白的酶活性,并且含有该突变的APIP蛋白在氧化剂处理下的积聚程度显著下降,提示C97是APIP发生氧化依赖型积聚的关键位点。为了进一步证实这一点,我们还进行了化学交联-质谱分析,结果发现APIP蛋白C97所在的beta-helix结构能够导致该蛋白发生同源二聚化,并且最终导致蛋白形成难溶性堆叠。我们还在HEK293和A549细胞中分别表达了野生型和C97A/S突变的APIP蛋白,结果表明C97突变体在细胞中的积聚程度相较于野生型也存在显著下降。我们通过免疫共沉淀实验发现APIP C97位的氧化能抑制其与APAF1蛋白的结合,进而影响后者形成凋亡小体。我们还通过亲和纯化-质谱法发现多个APIP相互作用蛋白与前者的结合水平以及复合物拓扑结构在过氧化氢刺激下出现显著性变化并且采用生物信息学构建了APIP氧化依赖型聚集调控的蛋白互作网络。综上所述,我们通过本项目的研究发现介导APIP氧化依赖型积聚的关键位点及其功能调控作用,这些研究丰富了人们对细胞凋亡关键分子APAF1蛋白上游调控机制的认识。

项目成果

期刊论文数量(8)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(0)
A Chemoproteomic Platform To Assess Bioactivation Potential of Drugs
评估药物生物活性潜力的化学蛋白质组学平台
  • DOI:
    10.1021/acs.chemrestox.7b00183
  • 发表时间:
    2017
  • 期刊:
    Chem Res Toxicol
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    Sun R.;Shi F.;Liu K.;Fu L.;Tian C.;Yang Y.;Tallman K. A.;Porter N. A.;Yang J.
  • 通讯作者:
    Yang J.
Diverse Redoxome Reactivity Profiles of Carbon Nucleophiles.
碳亲核试剂的多种氧化还原反应活性曲线
  • DOI:
    10.1021/jacs.7b01791
  • 发表时间:
    2017-04-19
  • 期刊:
    Journal of the American Chemical Society
  • 影响因子:
    15
  • 作者:
    Gupta V;Yang J;Liebler DC;Carroll KS
  • 通讯作者:
    Carroll KS
Multiplexed Thiol Reactivity Profiling for Target Discovery of Electrophilic Natural Products
用于亲电天然产物目标发现的多重硫醇反应性分析
  • DOI:
    10.1016/j.chembiol.2017.08.022
  • 发表时间:
    2017
  • 期刊:
    Cell Chemical Biology
  • 影响因子:
    8.6
  • 作者:
    Tian Caiping;Sun Rui;Liu Keke;Fu Ling;Liu Xiaoyu;Zhou Wanqi;Yang Yong;Yang Jing
  • 通讯作者:
    Yang Jing
Systematic and Quantitative Assessment of Hydrogen Peroxide Reactivity With Cysteines Across Human Proteomes
过氧化氢与人类蛋白质组中半胱氨酸的反应性的系统和定量评估
  • DOI:
    10.1074/mcp.ra117.000108
  • 发表时间:
    2017-10-01
  • 期刊:
    MOLECULAR & CELLULAR PROTEOMICS
  • 影响因子:
    7
  • 作者:
    Fu, Ling;Liu, Keke;Yang, Jing
  • 通讯作者:
    Yang, Jing
Dynamic redox balance directs the oocyte-to-embryo transition via developmentally controlled reactive cysteine changes.
动态氧化还原平衡通过发育控制的反应性半胱氨酸变化指导卵母细胞到胚胎的转变
  • DOI:
    10.1073/pnas.1807918115
  • 发表时间:
    2018-08-21
  • 期刊:
    Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America
  • 影响因子:
    11.1
  • 作者:
    Petrova B;Liu K;Tian C;Kitaoka M;Freinkman E;Yang J;Orr-Weaver TL
  • 通讯作者:
    Orr-Weaver TL

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其他文献

基于逆通道与改进引导滤波的暗通道去雾算法
  • DOI:
    10.19678/j.issn.1000-3428.0057530
  • 发表时间:
    2021
  • 期刊:
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  • 作者:
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  • 通讯作者:
    杨靖
基于改进的D-S证据理论的光伏阵列故障诊断
  • DOI:
    10.16086/j.cnki.issn1000-0380.2020080036
  • 发表时间:
    2021
  • 期刊:
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  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    郑光军;王霄;龙道银;杨靖;覃涛
  • 通讯作者:
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MicroRNA在粒细胞增殖和分化中的调控作用
  • DOI:
    --
  • 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:
    文格波
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  • DOI:
    --
  • 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:
    谷渝秋
磷石膏制备超微细硫酸钙晶须的除磷特性研究
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2020
  • 期刊:
    应用化工
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    吕晴;秦军;刘江;邱学剑;杨靖;陈梦瑜
  • 通讯作者:
    陈梦瑜

其他文献

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杨靖的其他基金

基于化学蛋白质组分析的植物氧化还原转换与逆境响应机制研究
  • 批准号:
    32111530081
  • 批准年份:
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    国际(地区)合作与交流项目
基于化学蛋白质组分析的植物氧化还原转换与逆境响应机制研究
  • 批准号:
  • 批准年份:
    2020
  • 资助金额:
    万元
  • 项目类别:
    国际(地区)合作与交流项目
基于定量化学蛋白质组技术的临床共价药物靶标全景式分析
  • 批准号:
    21922702
  • 批准年份:
    2019
  • 资助金额:
    55 万元
  • 项目类别:
    面上项目
亚磺酸还原酶底物的整体发现及其调控肿瘤细胞氧化敏感性的分子基础研究
  • 批准号:
    31770885
  • 批准年份:
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  • 项目类别:
    面上项目
藤黄酸肿瘤特异性靶蛋白谱动态变化的定量化学蛋白组分析与整体“靶-效”网络构建
  • 批准号:
    81573395
  • 批准年份:
    2015
  • 资助金额:
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  • 项目类别:
    面上项目

相似国自然基金

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  • 批准号:
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  • 资助金额:
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相似海外基金

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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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