非经典泛素修饰蛋白的化学合成方法及应用

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项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    91753205
  • 项目类别:
    重大研究计划
  • 资助金额:
    300.0万
  • 负责人:
  • 依托单位:
  • 学科分类:
    B0702.生物分子的化学生物学
  • 结题年份:
    2021
  • 批准年份:
    2017
  • 项目状态:
    已结题
  • 起止时间:
    2018-01-01 至2021-12-31

项目摘要

Atypical ubiquitination(K6, K11, K27, K29, K33 etc.)has recently been revealed to play key regulatory roles in a variety of intracellular biological processes. However, the difficulty of obtaining atypical ubiquitin chains and ubiquitinated proteins limits the development of their biochemistry and biophysical studies. This project plans to carry out systematic studies on the development of new strategies for the efficient chemical synthesis of atypical ubiquitinated proteins and ubiquitin probes. These valuable ubiquitin reagents will be used to elucidate the biochemical and biophysical mechanisms of atypical protein ubiquitination. Specifically, we plan to examine the following ideas: 1) develop "isoUb" unit and alkyl bromides based "auxiliary handle" to acheive the efficient chemical synthesis of atypical ubiquitin chains and ubiquitinated proteins; 2) develop novel diubiquitin-based photoaffinity probes and disulfide cross-linked active probes for profiling, identification of linkage specific deubiquitinases, as well as to assemble the complex of atypical ubiquitin chains and their readers, writers or erasers; 3) elucidate the specific generation and hydrolysis mechanism of atypical K27 linked ubiquitin chains; 4) examine the mechanism of proteasome-specific identification of branched ubiquitin chains and the molecular mechanism of proteasomal degradation. The implementation of this project will enhance the study of atypical protein ubiquitination from the perspective of method innovation, as well as provide practical chemical biology methods and protein probe toolbox for further research.
非经典(K6, K11, K27, K29, K33等)泛素化近期被发现在多种细胞内生物过程中发挥关键调控作用。然而非经典泛素化修饰蛋白的获取困难限制了其生物化学等研究的开展。本项目拟通过发展方法实现非经典泛素修饰蛋白、泛素链探针的高效率合成,力求从根本上解决蛋白获取的难题,并将获取的非经典泛素修饰蛋白用于研究其涉及的动态修饰调控,阐明其生物化学过程及生物物理机制。具体计划是:①发展异泛素及溴带辅基方法,实现非经典泛素链及修饰蛋白的高效化学合成;②发展光亲和二泛素探针及二硫键交联的活性二泛素探针,高效实现特异性去泛素化酶的捕获、筛查及泛素链与泛素识别酶、去修饰酶复合物的构建;③阐明非经典K27泛素链的特异性生成及水解机制;④解析蛋白酶体特异性识别分叉泛素链及其去泛素化分子机制。本项目的实施将从方法创新的视角大幅提升非经典泛素研究的能力,为国内外研究提供实用的化学生物学方法及蛋白质探针工具。

结项摘要

发展化学合成方法来获取各类非经典泛素修饰的蛋白质及泛素探针,并利用这些蛋白和探针来研究它们所参与的分子机制和生物学功能,能够促进解决相关重要的生物学问题,具有重要的研究意义。本项目团队合作攻坚,主要完成了下面三方面的工作。(1)发展拓宽了蛋白酰肼方法体系,优化、创新了异泛素单元、氨乙基-自然化学连接、可逆骨架修饰技术等蛋白质化学合成方法,实现非经典泛素修饰蛋白、泛素链探针的高效制备,取得了具有自主知识产权的专利技术;(2)将获取的非经典泛素修饰蛋白用于组学及生化评价,例如筛查识别蛋白、评估去泛素化酶水解特异性、鉴定新型E3酶、探查链相互作用蛋白质组等;(3)使用非经典泛素工具开展修饰蛋白的生物物理应用研究,解析了E3酶Ubr1介导的连续泛素化原理、AAA+ ATPase p97工作机制、揭示磷酸化Parkin激活新机制等。项目自实施以来,共发表SCI标注论文51篇,包括Nature(2021)、Nat. Struct. Mol. Biol (2021)、Nat. Chem. Biol(2021)等,超额完成拟定的研究计划,彰显出蛋白质化学合成的样品制备技术在阐明复杂泛素蛋白质机器的生化作用过程以及复合物结构机制中的重要作用。

项目成果

期刊论文数量(37)
专著数量(1)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(4)
Chemical Synthesis of Proteins Containing 300 Amino Acids
含 300 种氨基酸的蛋白质的化学合成
  • DOI:
    10.1007/s40242-020-0150-y
  • 发表时间:
    2020-06
  • 期刊:
    CHEMICAL RESEARCH IN CHINESE UNIVERSITIES
  • 影响因子:
    3.1
  • 作者:
    Zhang Baochang;Li Yulei;Shi Weiwei;Wang Tongyue;Zhang Feng;Liu Lei
  • 通讯作者:
    Liu Lei
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PROTAC 肽可诱导持久的 β-连环蛋白降解并抑制 Wnt 依赖性肠癌
  • DOI:
    10.1038/s41421-020-0171-1
  • 发表时间:
    2020-06-09
  • 期刊:
    CELL DISCOVERY
  • 影响因子:
    33.5
  • 作者:
    Liao, Hongwei;Li, Xiang;Chen, Ye-Guang
  • 通讯作者:
    Chen, Ye-Guang
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  • DOI:
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  • 发表时间:
    2021-07-01
  • 期刊:
    NATURE STRUCTURAL & MOLECULAR BIOLOGY
  • 影响因子:
    16.8
  • 作者:
    Pan, Man;Yu, Yuanyuan;Zhao, Minglei
  • 通讯作者:
    Zhao, Minglei
Chemical synthesis and racemic crystallization of rat C5a-desArg
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  • DOI:
    10.1016/j.cclet.2019.08.039
  • 发表时间:
    2020-03
  • 期刊:
    中国化学快报(英文版)
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    Chao Zuo;Baochang Zhang;Meng Wu;Donald Bierer;Jing Shi;Ge-Min Fang
  • 通讯作者:
    Ge-Min Fang
Semi-synthesis of Ubiquitin-propargylamide for identifying deubiquitinase targeting inhibitors
泛素-炔丙酰胺的半合成用于鉴定去泛素酶靶向抑制剂
  • DOI:
    10.1016/j.cclet.2018.09.003
  • 发表时间:
    2019-03
  • 期刊:
    Chinese Chemical Letters
  • 影响因子:
    9.1
  • 作者:
    Tan Xiaodan;Bai Jingsi;Ding Shan;Ren Yujing;Hong Danning;Mei Ziqing;Li Yi-Ming
  • 通讯作者:
    Li Yi-Ming

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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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