铁氧还蛋白调控P450催化活性的结构机制研究

结题报告
项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    31800664
  • 项目类别:
    青年科学基金项目
  • 资助金额:
    25.0万
  • 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:
    2021
  • 批准年份:
    2018
  • 项目状态:
    已结题
  • 起止时间:
    2019-01-01 至2021-12-31

项目摘要

Cytochrome P450 monooxygenases (P450s) are capable of catalyzing the selective oxidation reactions under mild conditions that are highly challenging in organic synthesis, thus holding great application potential in natural product biosynthesis and drug precursor screening. Ferreoxins (Fdxs), as the required electron shuttle vectors, are one of the key factors affecting the catalytic efficiency of P450s. However, it remains unclear how a P450 enzyme and an Fdx match each other, and what are the structural basis for the molecular recognition between P450s and Fdxs. To answer these important questions, in this project, we chose to study the P450 enzyme PikC and its endogenous svFdxs from Streptomyces venezuelae in order to clarify the above mentioned mechanism. First, we plan to analyze the effects of different svFdxs on the catalytic activity of PikC in vitro. Second, we will solve the three-dimensional X-ray crystal structures of a number of svFdxs that differentially regulate the PikC activity. Based on structural and biochemical results, the structural mechanism for the regulation of P450 activity by ferredoxins will be elucidated. Furthermore, this study will provide new insights into improvement of P450 catalytic efficiency and promote its industrial applications.
细胞色素P450单加氧酶能够在温和条件下催化许多在有机合成中极具挑战性的选择性氧化反应,在天然产物生物合成及药物前体筛选中有很大的应用前景。铁氧还蛋白(ferredoxin,Fdx)作为P450活性必须的电子穿梭载体是影响P450催化效率的重要因素,但Fdx如何与P450酶选择配对?Fdx通过何种机制影响P450酶催化效率尚不清楚。为了阐明这些科学问题,本项目拟选择委内瑞拉链霉菌中的P450酶PikC及其内源性svFdx为研究对象,利用体外酶反应重构分析不同svFdx对PikC催化活性的影响;运用结构生物学方法解析对PikC活性产生差异化影响的svFdx的三维结构,通过结构分析和生化分析阐明svFdx影响PikC催化效率及产物分布的结构机制,为提高P450酶的催化效率、促进其工业应用提供新的思路和理论基础。

结项摘要

细胞色素P450单加氧酶能够在温和条件下催化许多在有机合成中极具挑战性的选择性氧化反应,在天然产物生物合成及药物前体筛选中有很大的应用前景。铁氧还蛋白(ferredoxin,Fdx)、铁氧还蛋白还原酶(Ferredoxin reductase, FdR)作为I型P450酶活性必须的电子穿梭载体是影响P450催化效率的重要因素,这些还原伴侣组合是通过何种机制影响P450酶催化效率尚不清楚。为了阐明这些科学问题,本项目以本课题组发现的Fdx1499为电子传递中间体分别与一系列不同的FdR进行组合完成了对P450sca2催化的体外酶反应重构;解析了3个不同FdR的晶体结构; 通过结构分析和生化分析阐明FdR影响电子传递和催化效率的关键机制,为提高P450酶的催化效率、促进其工业应用提供新的思路和理论基础。

项目成果

期刊论文数量(4)
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 basis for substrate specificity of the peroxisomal acyl-CoA hydrolase MpaH' involved in mycophenolic acid biosynthesis
  • DOI:
    10.1111/febs.15874
  • 发表时间:
    2021
  • 期刊:
    FEBS Journal
  • 影响因子:
    5.4
  • 作者:
    You Cai;Li Fengwei;Zhang Xingwang;Ma Li;Zhang Yu-Zhong;Zhang Wei;Li Shengying
  • 通讯作者:
    Li Shengying
Structural overview and perspectives of the nuclear receptors, a major family as the direct targets for small-molecule drugs.
作为小分子药物直接靶标的主要家族核受体的结构概述和展望
  • DOI:
    10.3724/abbs.2021001
  • 发表时间:
    2022-01-25
  • 期刊:
    Acta biochimica et biophysica Sinica
  • 影响因子:
    3.7
  • 作者:
    Li F;Song C;Zhang Y;Wu D
  • 通讯作者:
    Wu D
Structure-guided manipulation of the regioselectivity of the cyclosporine A hydroxylase CYP-sb21 from Sebekia benihana
结构引导操作 Sebekia benihana 环孢菌素 A 羟化酶 CYP-sb21 的区域选择性
  • DOI:
    10.1016/j.synbio.2020.07.004
  • 发表时间:
    2020-09-01
  • 期刊:
    SYNTHETIC AND SYSTEMS BIOTECHNOLOGY
  • 影响因子:
    4.8
  • 作者:
    Li, Fengwei;Ma, Li;Li, Shengying
  • 通讯作者:
    Li, Shengying
Development of MEMS directed evolution strategy for multiplied throughput and convergent evolution of cytochrome P450 enzymes
开发MEMS定向进化策略以实现细胞色素P450酶的倍增通量和收敛进化
  • DOI:
    10.1007/s11427-021-1994-1
  • 发表时间:
    2021-08-31
  • 期刊:
    SCIENCE CHINA-LIFE SCIENCES
  • 影响因子:
    9.1
  • 作者:
    Ma,Li;Li,Fengwei;Li,Shengying
  • 通讯作者:
    Li,Shengying

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其他文献

The neibor-scatering number can be computed in polynomial time for interval graphs
对于区间图,可以在多项式时间内计算邻近分布数
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    --
  • 期刊:
    Computers & Mathematics with Applications
  • 影响因子:
    2.9
  • 作者:
    李学良;李峰伟
  • 通讯作者:
    李峰伟

其他文献

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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

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          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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