人体血红蛋白-亚硝基化合物的结构生物学研究

结题报告
项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    31200555
  • 项目类别:
    青年科学基金项目
  • 资助金额:
    23.0万
  • 负责人:
  • 依托单位:
  • 学科分类:
    C0501.结构生物学
  • 结题年份:
    2015
  • 批准年份:
    2012
  • 项目状态:
    已结题
  • 起止时间:
    2013-01-01 至2015-12-31

项目摘要

An estimated 1 in 5 adult Chinese suffer from one or more types of cardiovascular disease (CVD) and, every year about 3 million Chinese die of CVD which is now the leading cause of death. It is now widely recognized that the simplest nitrogen oxide, NO, biosynthesized by a mammalian heme-containing enzyme (NO synthase, NOS), plays a major role in regulating normal blood pressure and maintaining proper cardiac function. .Nitrosothiols (RSNO) are implicated as physiological NO donors. On the other hand, the related alkylnitrites (RONO) are known to oxidize deoxyHb and oxyHb to metHb which is not able to bind oxygen. Nitrosoalkane/arene compounds (RNO; R = alkyl or aryl) are toxic due to their binding to the heme sites of ferrous Hb to form stable HbRNO complexes which prevent oxygen access to Hb. Such RNO compounds result from the Hb-mediated (or cyt P450 mediated) conversions of nitroaromatic or amine drugs. Organonitro compounds represent a diverse class of compounds that have been utilized as explosives in the mining industry and in combat. TNT (2,4,6-trinitrotoluene) is commercially available and is a high-impact explosive. It has been known for quite some time that TNT can attack the Fe cnters in proteins such as Hb, and can also cause liver cancer, cataract formation, toxic hepatitis, etc. While the physiology of NO continues to be studied in earnest, there is an urgent need for chemical information regarding the factors that direct various nitroso compounds (as well as organonitro) as behavior in various heme protein environments towards productive (e.g., signaling) or destructive (e.g., cell death) consequences. .The existence of this gap in knowledge is an impediment towards a better mechanistic understanding of nitroso compounds biochemistry and also inhibits a complete understanding of the adverse effects that organonitro munitions have on life in general, and how to reverse these adverse effects. The overall objective of this proposal is to use a structural biology approach to examine the effects of the interactions of human hemoglobin with nitroso compounds as well as organonitro compounds (TNT). Specifically, we will employ spectroscopy, macromolecular X-ray crystallography, and correlated single-crystal spectroscopy/crystallography to determine the crystal structures of Hb derivatives that have been modified by physiologically important nitroso compounds, and wil examine associated protein conformation changes.
近年来我国心血管疾病的发病率和死亡率呈上升趋势,据统计,每5个成年人中就有1人患有心血管疾病。因此作为血管舒张因子的一氧化氮(NO)的生理过程及其反应机理显然是该领域的研究重点之一。其中化学因素导致或控制包括NO在内的亚硝基化合物在各种含血红素的蛋白环境中的行为研究则显得尤为重要,因为这些行为将直接影响到这些化合物在体内是发挥良性作用(如信号传导或其本身合成的反馈抑制过程)或破坏性作用(如导致细胞死亡)。本项目拟制备和解析若干具有生物重要性的亚硝基化合物(包括有机-氮氧化物)与人体内血红蛋白结合的晶体结构,研究结果将为血红蛋白-亚硝基化合物的结构与功能的关系、血红蛋白调控这些重要亚硝基化合物新陈代谢机理的阐明、以及这些亚硝基化合物对心血管疾病相关过程的影响提供重要的新信息和结构依据。

结项摘要

心血管疾病是威胁人类健康的头号杀手,据统计,我国有近2.7亿心血管疾病患者,该病死亡人数300万/年,占总死亡病因的51%。因此作为血管舒张因子的一氧化氮(NO)的生理过程及其反应机理显然是该领域的研究重点之一。其中化学因素导致或控制包括NO在内的亚硝基化合物在各种含血红素的蛋白环境中的行为研究则显得尤为重要,因为这些行为将直接影响到这些化合物在体内是发挥良性作用(如信号传导或其本身合成的反馈抑制过程)或破坏性作用(如导致细胞死亡)。该项目的目标为制备和解析若干具有生物重要性的一氧化氮及亚硝基化合物(包括有机-氮氧化物)与人体内血红蛋白结合的晶体结构,研究结果将为血红蛋白-亚硝基化合物的结构与功能的关系、血红蛋白调控这些重要亚硝基化合物新陈代谢机理的阐明、以及这些亚硝基化合物对心血管疾病相关过程的影响提供重要的新信息和结构依据。.在本项目执行期间,我们已经取得了以下研究成果:.1. 人体血红蛋白一氧化氮衍生物晶体结构解析(已发表):通过晶体浸泡法获得HbNO结构,晶体衍射数据经过数据处理,相位获取,模型构建及结构精修等步骤,最终获得1.9Å分辨率晶体数据。.2. 亚硝基硫醇结构链接异构化研究(已发表):报道了第一个有序高分辨率的亚硝基半胱氨酸甲酯衍生物三维晶体结构,显示为顺式构型。.3. 血红蛋白与苯基羟胺结构功能学研究(未发表,请勿公开):通过晶体浸泡法制备metHb-苯基羟胺反应衍生物的晶体,适当大小的metHb单晶转入含5~8%甘油的冻存液,加入少量苯基羟胺,室温下浸泡一个月。形状规整的单晶冻存,送至上海光源收集X-射线晶体衍射数据,最终获得分辨率为1.85Å晶体结构。结构显示高铁血红蛋白经苯基羟胺诱导在beta亚基活性中心形成高铁血色原结构,即近远端组氨酸残基的咪唑环同时与血红素铁原子绑定。此外,bCys93被发生翻译后修饰,形成亚硝基硫醇结构。.4. Hb与TNT反应衍生物的结构分析(未发表,请勿公开):为进一步探索TNT与血红蛋白在还原剂条件下的相互作用机理,通过晶体浸泡、共结晶、反应后结晶三种不同的方法,尝试制备TNT与Hb反应衍生物的单晶。将metHb晶体与TNT、Na2S2O4混合浸泡11个月后,获得一套最高分辨率为2.15 Å的衍生物晶体结构数据,但由于部分分子结构无法构建,仍在结构精修步骤。

项目成果

期刊论文数量(4)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(0)
糖化血红蛋白标准化机器检测技术的发展
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
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  • 期刊:
    生物化学与生物物理进展
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    Wen Juan Zhou;Yun Xiang Wu;Jun Yi
  • 通讯作者:
    Jun Yi
糖化血红蛋白标准化及其检测技术的发展
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2015
  • 期刊:
    Progress in Biochemistry and Biophysics
  • 影响因子:
    0.3
  • 作者:
    周文娟;吴云翔;易军
  • 通讯作者:
    易军

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其他文献

三峡山地不同坡位土壤水分的时序变化研究
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  • 影响因子:
    --
  • 作者:
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  • 通讯作者:
    万金红
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    --
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    --
  • 作者:
    易军;孙小玲;Yi Jun~1 Sun Xiaoling~2 Department of Mathematics,
  • 通讯作者:
    Yi Jun~1 Sun Xiaoling~2 Department of Mathematics,

其他文献

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易军的其他基金

哺乳类动物中血红素蛋白调控的硫化物新陈代谢机理
  • 批准号:
    21271104
  • 批准年份:
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  • 项目类别:
    面上项目

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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