天然免疫应答中DNA结合蛋白DAI(ZBP1/DLM1)的结构与功能研究

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AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    31470724
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    80.0万
  • 负责人:
  • 依托单位:
  • 学科分类:
    C0501.结构生物学
  • 结题年份:
    2018
  • 批准年份:
    2014
  • 项目状态:
    已结题
  • 起止时间:
    2015-01-01 至2018-12-31

项目摘要

In vertebrate, innate immunity plays important roles in defending the infection of viruses and bacteria. DNA-dependent activator of IFN-regulatory factor (DAI, also called ZBP1/DLM1) is a cytosolic DNA sensor for detecting DNA from viruses and bacteria. DAI induces the activation of multiple signaling pathways including NF-κB activation and type I interferon (IFN) expression. The single domain structure (Zα and Zβ) was solved by X-ray crystallography. However, it is not clear how Zαβ domain of DAI binds with DNA synergically, activating the downstream signals, and therefore inducing the innate immunity response. Our preliminary data showed that the RHIM of DAI forms β amyloid structure in vitro. We propose RHIM of DAI forms filamentous structure after Zαβ binding with DNA, acting as a platform to amplify the downstream signals including NF-κB activation and type I IFN expression. In this proposal, the combination of structural biology (X-ray crystallography and EM), biochemical and cell biology methods is used to study the structural basis of DAI/DNA complex, and the oligomerization of RHIM. In addition, we will study the molecular mechanism of the interaction between DAI and its partners RIP1, RIP3, and TBK1 that induces NF-κB and type I IFN signals. It would greatly benefit our understanding for the molecular mechanism of sensing pathogen DNA in innate immunity.
天然免疫在脊椎动物抵抗病毒和细菌感染中起着重要作用。DNA结合蛋白DAI(又称ZBP1/DLM1)感知病毒和细菌DNA,激活I型干扰素(IFN)的表达和NF-κB信号转导。目前已解析出DAI中单个DNA结合区域(Zα和Zβ)的晶体结构,但其完整DNA结合区(Zαβ)如何协调结合DNA,放大应答信号,从而激活天然免疫应答的分子机制仍然不清楚。我们推测Zαβ结构域结合DNA,促进DAI中RHIM结构域高聚化,形成一个级联放大平台以激活下游的NF-κB和IFN信号。本课题设想结合结构生物学(X光晶体衍射和电子显微镜)、生物化学和细胞生物学手段,获得DAI/DNA复合物的三维精细结构,阐述RHIM结构域高聚的分子基础,以及DAI与下游蛋白RIP1、RIP3和TBK1相互作用激活NF-κB和IFN信号的分子机理。本研究的成功实施将加深我们对抗病毒天然免疫系统中,感知DNA信号作用机制的理解。

结项摘要

天然免疫在脊椎动物抵抗病毒和细菌感染中起着重要作用。DNA结合蛋白DAI(也叫ZBP1/DLM1)感知病毒和细菌DNA,激活I型干扰素(IFN)产生和NF-κB信号转导,但其具体作用的分子机制仍不清楚。本项目通过荧光偏振实验发现DAI特异性结合B-DNA,解析了15bp长度Z-DNA的晶体结构,初步获得了DAI/DNA复合物的三维结构;发现DAI中的RHIM结构域高聚成淀粉样纤维,并通过X-光晶体衍射方法解析了IQIG高分辨率结构;相关成果将进一步加深我们对抗病毒天然免疫系统中,感知DNA信号作用机制的理解。此外,基于本项目我们拓展了包含RHIM结构域蛋白IMD、PGRP-LC和PGRP-LE的结构和功能研究,发现RHIM结构域可以跨物种发挥作用,在免疫信号应答和细胞死亡中起着重要作用。本项目共在Immunity、PNAS等著名期刊发表基金标注SCI通讯作者论文7篇。

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(3)
Structural basis of cell apoptosis and necrosis in TNFR signaling
TNFR 信号传导中细胞凋亡和坏死的结构基础。
  • DOI:
    10.1007/s10495-014-1061-5
  • 发表时间:
    2015-02-01
  • 期刊:
    APOPTOSIS
  • 影响因子:
    7.2
  • 作者:
    Huang, Jing;Yu, Shaoning;Li, Jixi
  • 通讯作者:
    Li, Jixi
Peptidoglycan-Sensing Receptors Trigger the Formation of Functional Amyloids of the Adaptor Protein Imd to Initiate Drosophila NF-κB Signaling.
肽聚糖感应受体触发接头蛋白 Imd 功能性淀粉样蛋白的形成,启动果蝇 NF-kappa B 信号转导
  • DOI:
    10.1016/j.immuni.2017.09.011
  • 发表时间:
    2017-10-17
  • 期刊:
    Immunity
  • 影响因子:
    32.4
  • 作者:
    Kleino A;Ramia NF;Bozkurt G;Shen Y;Nailwal H;Huang J;Napetschnig J;Gangloff M;Chan FK;Wu H;Li J;Silverman N
  • 通讯作者:
    Silverman N
Structural insights into DNA degradation by human mitochondrial nuclease MGME1.
人类线粒体核酸酶 MGME1 降解 DNA 的结构见解。
  • DOI:
    10.1093/nar/gky855
  • 发表时间:
    2018-11-16
  • 期刊:
    Nucleic acids research
  • 影响因子:
    14.9
  • 作者:
    Yang C;Wu R;Liu H;Chen Y;Gao Y;Chen X;Li Y;Ma J;Li J;Gan J
  • 通讯作者:
    Gan J
Crystal structure of Pelagibacterium halotolerans PE8: New insight into its substrate-binding pattern.
Pelagibacter halotolerans PE8 的晶体结构:对其底物结合模式的新见解
  • DOI:
    10.1038/s41598-017-04550-7
  • 发表时间:
    2017-06-30
  • 期刊:
    Scientific reports
  • 影响因子:
    4.6
  • 作者:
    Huo YY;Li S;Huang J;Rong Z;Wang Z;Li Z;Ji R;Kuang S;Cui HL;Li J;Xu XW
  • 通讯作者:
    Xu XW
Structural insights of a hormone sensitive lipase homologue Est22.
激素敏感脂肪酶同系物 Est22 的结构见解。
  • DOI:
    10.1038/srep28550
  • 发表时间:
    2016-06-22
  • 期刊:
    Scientific reports
  • 影响因子:
    4.6
  • 作者:
    Huang J;Huo YY;Ji R;Kuang S;Ji C;Xu XW;Li J
  • 通讯作者:
    Li J

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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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