融合小血影蛋白模拟完整红细胞血影蛋白及HE/HPP遗传性溶血性贫血致病结构基础

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项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号：
    31000323
  • 项目类别：
    青年科学基金项目
  • 资助金额：
    19.0万
  • 负责人：
    李冬海
  • 依托单位：
    南京大学
  • 学科分类：
    C0501.结构生物学
  • 结题年份：
    2013
  • 批准年份：
    2010
  • 项目状态：
    已结题
  • 起止时间：
    2011-01-01 至2013-12-31

项目摘要

血影蛋白基因突变导致95%遗传性椭圆形红细胞增多症（HE）。大部分已知与HE和热变性异形红细胞增多症(HPP)相关的血影蛋白突变都是位于四聚体位点或以未知机制扰动该位点的连接，所以四聚体位点对红细胞膜完整性至关重要。最近我们研究了血影蛋白四聚体接合位点外侧末梢HE/HPP突变对头-头连接亲和力的影响，结果显示这些突变并没有影响四聚体连接。为了揭示末梢HE/HPP点突变扰动血影蛋白骨架的机制，本项目拟设计融合小血影蛋白来模拟完整红细胞血影蛋白头-头四聚体结构（初步结果与核磁共振结构一致,发表在JBC），然后拟以融合小血影蛋白为模板，构建HE/HPP突变模型，并利用生物物理学、生物化学、生物信息学等技术研究这些突变对开放-闭合二聚体平衡和四聚体链间相互作用的影响。本项目拟阐释HE/HPP突变扰动膜骨架机制，并潜在用来改善遗传性溶血性贫血疾病的临床治疗。

结项摘要

血影蛋白是红细胞膜骨架的主要成分，并与肌动蛋白寡聚体、带4.1蛋白等蛋白复合体相互作用。血影蛋白位于红细胞膜下，是红细胞膜骨架的主要成分。它是柔性、长棒状蛋白，由两个亚基构成。两个亚基链为反平行排列，扭曲为麻花状，形成异二聚体。据推测当红细胞遭受剪切压力变形时，血影蛋白采取四聚体分离/再结合的“呼吸”行为来完成膜骨架动态重组。虽然二聚体-四聚体转化已经利用沉降平衡和其他方法广泛研究，但是开放和闭合二聚体在四聚体组装和膜稳定性中的作用还不清楚。血影蛋白二聚体和四聚体组装与遗传性椭圆红细胞增多症（HE）/热变性异形红细胞增多症(HPP)紧密相关。大部分已知的HE和HPP的血影蛋白四聚体形成都存在缺陷，并且多数情况下，这些与红细胞异常相关的突变都是单个氨基酸突变，并定位在四聚体连接位点。.在本项目中，我们拟表达并评估小血影蛋白重组蛋白，希望它可作为进一步研究末梢突变对亚基发卡环和闭合-开放二聚体平衡影响的模板。这个小血影蛋白也被用来评估四聚体连接位点链间相互作用的结构和功能性质，并证明融合小血影蛋白二聚体保持亚基之间正常的链间相互作用顺序。由于二聚体起始位点被移除，所以一个柔性甘氨酸链用来保证链间的相互作用。融合小血影蛋白技术上是一个单体，但我们把它作为一个小血影蛋白“二聚体”，它的头-头接合复合物作为“四聚体”，因为它们代表了缩短了的血影蛋白二聚体和四聚体。.我们提纯了小血影蛋白，经过各种生物物理仪器的分析和鉴定，确定融合小血影蛋白是完好折叠的，它们像预想的那样，侧面和侧面相互作用，从而模拟了完整血红细胞血影蛋白的二聚体-四聚体结构以及其二者平衡。在我们构建的化学交联和质谱技术结合的平台辅助下，我们鉴定了融合小血影蛋白分子间的相互作用距离，并运用生物信息学技术成功建立了小血影蛋白的三维结构模型。这个模型是当前血影蛋白最大的一个三维结构。带有C末端尾的小血影蛋白的研究结构表明，融合小血影蛋白的二聚体的构象与无（有）“尾”四聚体的构象是完全不同的，那些特异交联多肽通常与二聚体的开放/闭合构象直接相关。有趣的想象是，我们没有发现任何与C末端“尾”直接相关的化学交联多肽，因此C末端“尾”并没有表现类似0的N末端类似的灵活性，C末端“尾”对四聚体的构象并没有明显的影响。末梢突变可能通过影响链间相互作用从而导致血影蛋白稳定性进而严重溶血，这是溶血疾病的全新分子机制。

项目成果

期刊论文数量（12）
专著数量（0）
科研奖励数量（0）
会议论文数量（0）
专利数量（0）
Spectrin: Structure, function and disease
血影蛋白：结构、功能和疾病
  • DOI：
    10.1007/s11427-013-4575-0
  • 发表时间：
    2013
  • 期刊：
    Science China Life Sciences
  • 影响因子：
    --
  • 作者：
    Rui Zhang;Rui Zhang;Chenyu Zhang;Chenyu Zhang;Qi Zhao;Qi Zhao;Donghai Li;Donghai Li
  • 通讯作者：
    Donghai Li
Molecular cloning of amphioxus uncoupling protein and assessment of its uncoupling activity using a yeast heterologous expression system
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  • DOI：
    --
  • 发表时间：
    2010
  • 期刊：
    Biochemical and Biophysical Research Communications
  • 影响因子：
    3.1
  • 作者：
    Zhiyuan Lv;Chen Wang;Chen Wang;Xueyuan Jiang;Xueyuan Jiang;Donghai LI;Donghai LI;Chenyu Zhang;Chenyu Zhang
  • 通讯作者：
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Catalytic Mechanism Investigation of Lysine-Specific Demethylase 1 (LSD1): A Computational Study
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  • DOI：
    --
  • 发表时间：
    2011
  • 期刊：
    PLos One
  • 影响因子：
    3.7
  • 作者：
    Xiangqian Kong;Sisheng Ouyang;Zhongjie Liang;Junyan Lu;Liang Chen;Bairong Shen;Donghai Li;......
  • 通讯作者：
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  • DOI：
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  • 发表时间：
    2012
  • 期刊：
    PLos One
  • 影响因子：
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  • 作者：
    Wang; Nan;Zhou; Yang;Jiang; Lei;Li; Donghai;Yang; Junwei;Zhang; Chen-Yu;Zen; Ke
  • 通讯作者：
    Ke
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  • 发表时间：
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  • 期刊：
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  • 影响因子：
    5.2
  • 作者：
    Weiwei Nie;Lin Tang;Haiyang Zhang;Jiaqing Shao;Yucai Wang;Longbang Chen;Donghai Li;Xiaoxiang Guan
  • 通讯作者：
    Xiaoxiang Guan

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  • 通讯作者：
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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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