RNA m6A甲基化动态修饰机制和动态结构变化的研究

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基本信息

项目摘要

RNA m6A methylation is an important post-transcriptional modification, which is widely present and is involved in multitude of physiological and pathological processes. A protein machinery consisting of METTL3-METTL14 methyltransferase and other cofactors is responsible for RNA m6A methylation. Previously, we have determined the crystal structure of the catalytic domain of METTL3-METTL14. Our more recent experimental data also found that METTL3 contains a zinc finger domain, which specifically binds to RNA substrate and plays a key role for enzymatic catalysis. This project will characterize the dynamic structure of core methyltransferase in the RNA modification processes, and to reveal the regulatory mechanism by cofactor proteins and environmental factors. On the other hand, this project attempts to analyze the effect of methylation for RNA regarding its ensemble structure and function, and to establish the relationship between RNA methylation and its sequence and structure. To this end, the project will integrate a variety of steady-state characterization and dynamic analysis techniques, and use conjointly single-molecule data and bulk measurements, with additional means of bio-conjugation. Together, the project intends to reveal the physical chemical nature for dynamic modifications and conformational dynamics of biological macromolecules. Two major applicants in this project have a wealth of relevant research experience and long-term collaboration, and are complementary in their expertise. The implementation of this project will account for the dynamic modification and regulation mechanism of RNA m6A modification, and will provide theoretical guidance for future development of relevant chemical interventions.
m6A甲基化是一种重要的RNA转录后修饰,分布广泛,在生命过程中的重要性日益凸显。RNA m6A甲基化修饰是METTL3-METTL14甲基转移酶及辅助因子所组成的蛋白质机器介导。我们已解析了其催化结构域的结构,预实验还发现METTL3中的锌指结构域能特异性结合RNA底物,对酶活起关键作用。本项目拟表征核心甲基化酶在RNA动态修饰过程中的结构变化,揭示辅助因子和环境因素对动态结构和催化过程的调控。另一方面,本项目拟分析甲基化动态修饰对RNA结构和功能的影响,确立甲基化修饰与序列、结构的关联。为此,本项目将集成多种稳态表征和动态分析技术,整合单分子测定和系综平均数据,并借助化学标记手段,发现生物大分子动态修饰和动态变化的物理化学本质。两名项目主要申请人有丰富的相关研究经验,并长期合作、技术互补。本项目的实施将阐释RNA m6A甲基化的动态修饰和调控的机制,为发展相应的化学干预提供理论指导。

结项摘要

RNA m6A甲基化修饰在生命活动中扮演着重要的调控作用。对RNA m6A甲基化动态修饰机制和动态结构变化的研究能够为发展相应的化学干预手段提供帮助。围绕研究目标,项目研究团队取得了一系列的成果和进展:通过解析甲基化酶锌指结构域(ZFD)的溶液结构,阐明了m6A甲基化酶复合物识别底物RNA的分子机制;以METTL3-METTL14甲基化酶复合物为核心,成功组装了包含不同辅助因子蛋白的四元、五元和六元蛋白质机器复合物,并将进一步利用冷冻电镜解析这些复合物的结构,揭示甲基化动态修饰的机制;发展了溶液顺磁核磁研究蛋白质与RNA的结构和动态变化的新方法,为生物大分子动态修饰的研究提供了一个有力的工具;发展了整合溶液核磁共振,小角散射,荧光和分子动力学模拟表征RNA动态结构的新方法;发展了在细胞水平研究蛋白质结构与相互作用新方法,能够为进一步在细胞水平研究生物大分子动态修饰提供帮助。在本项目的资助下,共发表研究论文7篇,另有多篇论文在撰写和投稿中,获得专利授权1项,培养出站博士后2人,培养毕业博士研究生5人,培养毕业硕士研究生2人;建立了研究生物大分子动态修饰的研究平台。

项目成果

期刊论文数量(7)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(1)
Theory and practice of using solvent paramagnetic relaxation enhancement to characterize protein conformational dynamics.
利用溶剂顺磁弛豫增强表征蛋白质构象动力学的理论与实践
  • DOI:
    10.1016/j.ymeth.2018.04.006
  • 发表时间:
    2018-09-15
  • 期刊:
    Methods (San Diego, Calif.)
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    Gong Z;Schwieters CD;Tang C
  • 通讯作者:
    Tang C
FLIM-FRET-Based Structural Characterization of a Class-A GPCR Dimer in the Cell Membrane
基于 FLIM-FRET 的细胞膜中 A 类 GPCR 二聚体的结构表征
  • DOI:
    10.1016/j.jmb.2020.06.009
  • 发表时间:
    2020
  • 期刊:
    Journal of Molecular Biology
  • 影响因子:
    5.6
  • 作者:
    Yang Ju;Gong Zhou;Lu Yun-Bi;Xu Chan-Juan;Wei Tao-Feng;Yang Meng-Shi;Zhan Tian-Wei;Yang Yu-Hong;Lin Li;Liu Jianfeng;Tang Chun;Zhang Wei-Ping
  • 通讯作者:
    Zhang Wei-Ping
Hierarchical Conformational Dynamics Confers Thermal Adaptability to preQ(1) RNA Riboswitches
分层构象动力学赋予 preQ(1) RNA 核糖开关热适应性
  • DOI:
    10.1016/j.jmb.2020.06.002
  • 发表时间:
    2020
  • 期刊:
    Journal of Molecular Biology
  • 影响因子:
    5.6
  • 作者:
    Gong Zhou;Yang Shuai;Dong Xu;Yang Qing-Fen;Zhu Yue-Ling;Xiao Yi;Tang Chun
  • 通讯作者:
    Tang Chun
Ubiquitin is double-phosphorylated by PINK1 for enhanced pH-sensitivity of conformational switch
泛素被 PINK1 双磷酸化,增强构象转换的 pH 敏感性
  • DOI:
    10.1007/s13238-019-0644-x
  • 发表时间:
    2019-07
  • 期刊:
    Protein & Cell
  • 影响因子:
    21.1
  • 作者:
    Ye Shang-Xiang;Gong Zhou;Yang Ju;An Yu-Xin;Liu Zhu;Zhao Qun;Lescop Ewen;Dong Xu;Tang Chun
  • 通讯作者:
    Tang Chun
Refining RNA solution structures with the integrative use of label-free paramagnetic relaxation enhancement NMR
综合使用无标记顺磁弛豫增强 NMR 精炼 RNA 溶液结构
  • DOI:
    10.1007/s41048-019-00099-2
  • 发表时间:
    2019-11
  • 期刊:
    Biophysics Reports
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    Gong Zhou;Yang Shuai;Yang Qing-Fen;Zhu Yue-Ling;Jiang Jing;Tang Chun
  • 通讯作者:
    Tang Chun

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其他文献

2.62kW,30GHz窄线宽线偏振近衍射极限全光纤激光器
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2019
  • 期刊:
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  • 影响因子:
    --
  • 作者:
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  • 通讯作者:
    唐淳
3.5kW窄线宽全光纤激光放大器
  • DOI:
    10.3788/cjl201845.0515001
  • 发表时间:
    2018
  • 期刊:
    中国激光
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    查从文;李腾龙;孙殷宏;王岩山;彭万敬;冯昱骏;马毅;柯伟伟;唐淳;张凯
  • 通讯作者:
    张凯
铽离子-镧系金属结合标签的荧光探针的改进
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2016
  • 期刊:
    波谱学杂志
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    陈少敏;唐淳;龚洲
  • 通讯作者:
    龚洲
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  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2013
  • 期刊:
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  • 影响因子:
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  • 作者:
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  • 通讯作者:
    唐淳
NAMPT抑制剂和代谢物通过不同的机制保护小鼠脑冷冻伤
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2015
  • 期刊:
    Neuroscience
  • 影响因子:
    3.3
  • 作者:
    吴明;魏尔清;张纬萍;唐淳
  • 通讯作者:
    唐淳

其他文献

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唐淳的其他基金

磷酸化调控Lys63连接的多聚泛素的结构与功能的研究
  • 批准号:
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瘦素蛋白的溶液构象及功能研究
  • 批准号:
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  • 批准年份:
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相似国自然基金

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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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