生物膜界面神经退化型疾病相关蛋白质聚集动力学的和频光谱研究

结题报告
项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    21903081
  • 项目类别:
    青年科学基金项目
  • 资助金额:
    26.0万
  • 负责人:
  • 依托单位:
  • 学科分类:
    B0304.化学动力学
  • 结题年份:
    2022
  • 批准年份:
    2019
  • 项目状态:
    已结题
  • 起止时间:
    2020-01-01 至2022-12-31

项目摘要

The molecular mechanism of neurodegenerative disease-associated protein aggregation plays a key role in revealing the formation and development of neurodegenerative diseases. However, lacking effective tools to characterize protein structure and dynamics in the process of neurodegenerative disease-associated protein aggregation on biomembrane, the molecular mechanism of neurodegenerative disease-associated protein aggregation at biomembrane surface remains substantially unexplored. In this project, a highly sensitive femtosecond broadband sum-frequency generation vibrational spectroscopy with simultaneous measurement of multiple polarization combinations will be applied to investigate the dynamics of neurodegenerative disease-associated protein (such as amyloid-beta, alpha-synuclein and prions) aggregation at biomembrane surface, as well as the transient changes of the protein conformation and biomembrane structure during the aggregation. On this basis, we will correlate protein conformation changes and aggregation dynamics. This correlation may help to reveal the nature of protein misfolding at molecular level, as well as understand the influence of protein conformation on aggregation dynamics. The results from this project will provide an in-depth insight into the nature and rules of neurodegenerative disease-associated protein aggregation process, and reveal the molecular mechanism of the formation and development of neurodegenerative diseases. Finally, it may provide new ideas for the early diagnosis and the development of therapeutic drugs for neurodegenerative diseases.
神经退化型疾病相关蛋白质聚集的分子机制是揭示神经退化型疾病产生和发展的关键。因缺乏表征生物膜上神经退化型疾病相关蛋白质聚集过程中蛋白质分子结构和动力学的有效手段,目前对其分子机制还知之甚少。本项目拟利用高灵敏、多偏振组合同时测量的飞秒宽带和频光谱系统,以生物膜界面上的神经退化型疾病相关蛋白质(Aβ蛋白、α突触核蛋白以及朊蛋白)为对象,系统研究神经退化型疾病相关蛋白质与生物膜作用动力学过程,以及聚集过程中蛋白质分子构象与膜结构的瞬态变化。在此基础上,将蛋白质分子构象变化与聚集动力学过程关联起来,从分子水平上揭示神经退化型疾病相关蛋白质错误折叠机理,理解蛋白质分子结构如何影响聚集动力学行为,从而更加深入地认识神经退化型疾病相关蛋白质聚集过程的本质与规律,进而揭示神经退化型疾病发生、发展的分子机理,最终为疾病的早期诊断和治疗药物开发提供新思路。

结项摘要

本项目顺利完成了三年执行期的研究内容和研究目标。构建了界面蛋白质结构特征谱学标识,这样的特征谱学标识将在界面蛋白质的结构表征中发挥重要作用。我们利用高灵敏、多偏振组合同时测量的飞秒宽带和频光谱系统结合飞秒时间分辨和频光谱系统研究了神经退行型疾病相关蛋白质在生物膜界面的聚集动力学过程和超快动力学过程。获得了一系列原创成果,主要包括酸性条件可以抑制人胰岛淀粉样多肽在生物膜界面向纤维转变;蛋白质-水的耦合作用调节膜蛋白酰胺I振动模式的非谐性;磷脂电荷可以诱导Aβ蛋白错误折叠,Aβ蛋白折叠过程中酰胺骨架驱动侧链,水合化作用驱动Aβ蛋白向纤维转变;疏水匹配介导TDP43与不同疏水长度磷脂膜的作用。这些研究结果将进一步加深人们对神经退行型疾病相关蛋白质错误折叠机制的理解。

项目成果

期刊论文数量(2)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(0)
Acidic Environment Significantly Alters Aggregation Pathway of Human Islet Amyloid Polypeptide at Negative Lipid Membrane
酸性环境显着改变负脂膜上人胰岛淀粉样多肽的聚集途径
  • DOI:
    10.1021/acs.langmuir.9b03623
  • 发表时间:
    2020
  • 期刊:
    Langmuir
  • 影响因子:
    3.9
  • 作者:
    Jiahui Zhang;Junjun Tan;Ruoqi Pei;Shuji Ye
  • 通讯作者:
    Shuji Ye
Protein–water coupling tunes the anharmonicity of amide I modes in the interfacial membrane-bound proteins
蛋白质-水耦合调节界面膜结合蛋白中酰胺 I 模式的非和谐性
  • DOI:
    10.1063/5.0078632
  • 发表时间:
    2022
  • 期刊:
    The Journal of Chemical Physics
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    Tan Junjun;Ni Zijian;Ye Shuji
  • 通讯作者:
    Ye Shuji

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其他文献

界面蛋白质分子结构与动力学的和频振动光谱研究
  • DOI:
    10.13725/j.cnki.pip.2018.03.002
  • 发表时间:
    2018
  • 期刊:
    物理学进展
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    魏锋;谈军军;张佳慧;李传召;汪文婷;罗毅;叶树集
  • 通讯作者:
    叶树集

其他文献

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AI项目思路

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谈军军的其他基金

病毒离子通道蛋白分子结构与通道激活动力学的时间分辨和频光谱研究
  • 批准号:
  • 批准年份:
    2022
  • 资助金额:
    54 万元
  • 项目类别:
    面上项目

相似国自然基金

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知道了

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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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