质体RNA聚合酶的结构研究

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基本信息

  • 批准号:
    31870729
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    59.0万
  • 负责人:
  • 依托单位:
  • 学科分类:
    C0501.结构生物学
  • 结题年份:
    2022
  • 批准年份:
    2018
  • 项目状态:
    已结题
  • 起止时间:
    2019-01-01 至2022-12-31

项目摘要

Plastids are semi-autonomic organelles in plant cells and retain a genome that originates from the symbiotic photosynthetic bacteria. Their genome transcription, which is vital for plant survival, is carried out by two types of RNA polymerase. The single-unit nucleus-encoded polymerase (NEP) is a phage-type RNA polymerase and initiates plastid genome transcription; the multiple-unit plastid-encoded polymerase (PEP) is a bacterial type RNA polymerase and essential for plastid development and function. NEP and PEP coordinate the genome transcription, but their recognition mechanisms and preferences of promoters remain unclear. Elucidation of their molecular basis awaits three-dimensional structural determination. The sequences of NEP and PEP have notable differences from their homologs with known structure, particularly for the plant/cyanobacterium-specific PEP subunits, whose long insertion sequences lack any structural information. With the rapid advance of molecular plant biology, our proposed structural study of plastid RNA polymerases will contribute to the exploration of plastid and the development of plastid biotechnology. An understanding of the molecular basis for plastid genome transcription can also help depicting the regulatory networks within this organelle and provide theoretical support to the use of plastid transformation technology.
质体源自内共生的光合细菌,是植物细胞中具有半自主性的细胞器,具有独立的基因组。质体基因组的转录对于植物的生存具有极其重要的作用,由两种RNA聚合酶执行:细胞核编码的单亚基的NEP和质体基因编码的多亚基的PEP。NEP被称为噬菌体型RNA聚合酶,是质体基因转录的起始;PEP被称为细菌型RNA聚合酶,在质体发育和承担功能的过程中起着关键作用。两种RNA聚合酶共同作用转录质体基因组,但它们如何识别启动子及转录偏好性等问题仍有赖三维结构信息的获得。NEP和PEP的序列分别与已有同源结构的序列有较大差异,特别是PEP具有光合细菌和植物特有的亚基组成,其独特的长插入序列入尚无任何结构信息。随着质体研究领域和分子植物技术的迅速发展,质体RNA聚合酶的结构解析将对这一领域和相关技术产生极大的促进。在分子水平阐明质体内的转录机制将有助于揭示质体基因表达的调控网络,并将为基于质体转化的生物技术提供理论支撑。

结项摘要

质体起源于内共生的原核光合细菌,质体编码的RNA聚合酶(RNAP)与蓝细菌的RNAP具有很高的序列同源性,因而对后者结构的解析可以为前者的研究提供重要信息。本项目采用单颗粒冷冻电镜技术,分别解析了嗜热蓝细菌RNAP(TvRNAP)核心酶和结合DNA双链的全酶结构。TvRNAP核心酶包括alpha、beta、beta'、gamma、omega亚基,其结构揭示了蓝细菌与质体RNAP特有的、位于beta'亚基的大段插入序列如何折叠,提示该序列在转录过程中发挥调节功能。DNA双链分开形成的转录泡与TvRNAP全酶(即核心酶与sigma因子的复合物)之间的相互作用在结构中被清晰展现。TvRNAP的结构已存入蛋白质数据库(PDB)。此外,在本项目的资助下,项目组培养博士3人,硕士3人,发表论文6篇,发布PDB坐标11套。

项目成果

期刊论文数量(6)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(0)
Crystal structure of the large subunit of cobaltochelatase from Mycobacterium tuberculosis
结核分枝杆菌钴螯合酶大亚基的晶体结构
  • DOI:
    10.1002/prot.26023
  • 发表时间:
    2020-11
  • 期刊:
    Proteins: Structure, Function, and Bioinformatics
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    Jia-Hui Zhang;Hui Yuan;Xiao Wang;Huai-En Dai;Min Zhang;Lin Liu
  • 通讯作者:
    Lin Liu
Enzymological and structural characterization of Arabidopsis thaliana heme oxygenase-1.
拟南芥血红素加氧酶-1 的酶学和结构表征
  • DOI:
    10.1002/2211-5463.13453
  • 发表时间:
    2022-09
  • 期刊:
    FEBS open bio
  • 影响因子:
    2.6
  • 作者:
  • 通讯作者:
Structural and Functional Analysis of Nonheme Iron Enzymes BCMO-1 and BCMO-2 from Caenorhabditis elegans.
秀丽隐杆线虫非血红素铁酶 BCMO-1 和 BCMO-2 的结构和功能分析
  • DOI:
    10.3389/fmolb.2022.844453
  • 发表时间:
    2022
  • 期刊:
    Frontiers in molecular biosciences
  • 影响因子:
    5
  • 作者:
    Pan W;Zhou YL;Wang J;Dai HE;Wang X;Liu L
  • 通讯作者:
    Liu L
The Arabidopsis locus AT3G03890 encodes a dimeric β-barrel protein implicated in heme degradation
拟南芥基因座 AT3G03890 编码与血红素降解有关的二聚体 β-桶蛋白
  • DOI:
    10.1042/bcj20200712
  • 发表时间:
    2020
  • 期刊:
    Biochemical Journal
  • 影响因子:
    4.1
  • 作者:
    Jia Wang;Qi Guo;Xiaoyi Li;Xiao Wang;Lin Liu
  • 通讯作者:
    Lin Liu
Structural basis of copper binding by a dimeric periplasmic protein forming a six-helical bundle
二聚周质蛋白形成六螺旋束的铜结合的结构基础
  • DOI:
    10.1016/j.jinorgbio.2022.111728
  • 发表时间:
    2022
  • 期刊:
    Journal of Inorganic Biochemistry
  • 影响因子:
    3.9
  • 作者:
    Jingyu Yang;Min Gao;Jia Wang;Chao He;Xiao Wang;Lin Liu
  • 通讯作者:
    Lin Liu

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其他文献

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  • 期刊:
    Inorganic Chemistry Communications
  • 影响因子:
    3.8
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    刘琳;冯维旭;吕兴强;Wong Wai-Kwok
  • 通讯作者:
    Wong Wai-Kwok
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  • 作者:
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  • 作者:
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  • DOI:
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  • 发表时间:
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  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    王端良;刘琳;顾庆天;许心光
  • 通讯作者:
    许心光
Cu/Ni孪晶多层膜纳米划痕的分子动力学模拟
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2016
  • 期刊:
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  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    李锐;刘腾;刘琳;陈翔
  • 通讯作者:
    陈翔

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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