锌指蛋白质特异识别(亚)端粒DNA的结构机制

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项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    U1932122
  • 项目类别:
    联合基金项目
  • 资助金额:
    60.0万
  • 负责人:
  • 依托单位:
  • 学科分类:
    A3202.上海光源
  • 结题年份:
    2022
  • 批准年份:
    2019
  • 项目状态:
    已结题
  • 起止时间:
    2020-01-01 至2022-12-31

项目摘要

For the last few decades, the only proteins known to specifically bind telomeres were the telomerase enzyme and a protein complex known as the Shelterin complex. Recently, several zinc finger proteins have been identified as new (sub-)telomeric DNA binding proteins which play important roles in telomere length homeostasis. TZAP, a C2H2 zinc finger protein, binds to double-strand telomeric DNA and stimulates telomere trimming. Our recent work which was published on Cell Research provides the molecular basis for the recognition of telomeric DNA by TZAP. Very recently, our collaborator have identified another C2H2 zinc finger protein ZBTB10 which also directly binds to double-strand telomeric DNA, however through a distinct mechanism compared to TZAP as revealed by our preliminary result. In this project, we are planning to investigate the mechanism by which ZBTB10 specifically interacts with telomeric DNA. In another work, we present the crystal structure of the NuRD (The nucleosome remodeling and histone deacetylase) subunit RbAp48 bound to C2H2 zinc finger protein ZNF827 which is important for NuRD activity at ALT telomeres. However, it is still unknown that how ZNF827-NuRD axis is recruited to ALT telomeres. ZNF827 and the two orphan nuclear receptor TR4 and COUP-TF2 may play essential roles in the pathway by directly binding to ALT telomeric DNA. In this project. We are planning to investigate the molecular mechanisms by which the C2H2 zinc fingers of ZNF827 and C4-type zinc fingers of TR4 and COUP-T2 bind to ALT telomeres.
近期发现了若干锌指蛋白质可以直接结合(亚)端粒DNA并调节端粒长度内稳态。TZAP是C2H2类型锌指蛋白质,其直接结合端粒DNA并促进端粒修剪(Telomere Trimming)。我们近期的工作阐述了TZAP特异识别端粒DNA的结构基础。我们在前期研究中发现了另一个亚端粒DNA结合锌指蛋白ZBTB10,我们拟对ZBTB10展开结构生物学研究,阐述其新颖的亚端粒DNA识别机制。在另一项工作中,我们揭示了锌指蛋白ZNF827与染色质重塑复合物NuRD相互作用的结构基础及其在端粒延伸替代机制(ALT)所起的作用。但是ZNF827-NuRD如何定位到ALT端粒区域仍缺少研究。TR4和COUP-TF2核受体锌指蛋白质以及ZNF827可能参与了这一途径的(亚)端粒识别。在本项目中,我们将对TR4和COUP-T2的C4锌指以及ZNF827的C2H2锌指结合(亚)端粒的机制展开研究。

结项摘要

端粒DNA结合蛋白质直接结合于双链端粒DNA区域,并募集下游蛋白质对端粒稳态调节产生影响。近年来的研究发现C2H2锌指蛋白质是新型的端粒DNA结合蛋白质,并参与端粒长度稳态调节。TZAP是一个BTB-ZF家族的C2H2锌指蛋白质,其直接结合端粒DNA并促进端粒修剪过程(telomere trimming)(Science 2017)。申请人解析了TZAP特异识别端粒DNA的结构基础,明确了TZAP特异识别端粒DNA的分子机制(Cell Res. 2018,最后通讯)。本项目立足于C2H2锌指蛋白质特异结合端粒DNA的结构机制,并与其他课题组展开合作,阐述锌指蛋白质结合端粒DNA调节端粒稳态的作用机制。.我们与合作者(Dennis Kappei课题组)鉴定了一枚亚端粒DNA TTGGGG序列的结合蛋白质ZBTB10(Nucleic Acids Res. 2019, 参与作者)。ZBTB10通过串联的两个C2H2锌指(ZF1-2)与双链亚端粒重复序列TTGGGG特异结合。在本项目中,我们解析了ZBTB10 ZF1-2与双链DNA序列TTGGGG的复合物晶体结构。结合等温量热滴定实验,我们确定了ZBTB10 ZF1-2中识别TTGGGG的关键氨基酸残基,并明确了ZBTB10 ZF1-2特异性识别TTGGGG的分子机制。基于该结构,我们进一步理性改造ZBTB10,使其特异识别端粒TTAGGG DNA序列,并解析了高分辨率晶体结构。基于这些结构我们阐述了C2H2锌指识别端粒DNA的一般特征,并发现基因组编码多个C2H2锌指蛋白质具备潜在的端粒DNA结合能力,为后续新型端粒DNA结合蛋白质的发现鉴定和功能研究奠定了基础(JBC 2023, in press,最后通讯)。.我们进一步与Dennis Kappei课题组合作鉴定发现ZNF524的ZF1-4特异识别TTAGGG端粒DNA序列。我们解析了ZNF524 ZF1-4与端粒DNA的高分辨率复合物结构,阐述其特异识别的结构基础。我们进一步发现ZNF524在体内特异结合于端粒区域,并保护端粒免受DNA损伤。该工作发现了一个新型的端粒DNA结合蛋白质,并初步阐述其生理意义,为后续的研究奠定了基础(BioRxiv, 2022, Nat. Commun., in revision,共同通讯)。

项目成果

期刊论文数量(5)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(0)
Structural basis for human ZBTB7A action at the fetal globin promoter.
人类 ZBTB7A 对胎儿珠蛋白启动子作用的结构基础
  • DOI:
    10.1016/j.celrep.2021.109759
  • 发表时间:
    2021-09-28
  • 期刊:
    Cell reports
  • 影响因子:
    8.8
  • 作者:
    Yang Y;Ren R;Ly LC;Horton JR;Li F;Quinlan KGR;Crossley M;Shi Y;Cheng X
  • 通讯作者:
    Cheng X
Structural basis of the interaction between SETD2 methyltransferase and hnRNP L paralogs for governing co-transcriptional splicing.
SETD2甲基转移酶和hnRNP L旁系同源物之间相互作用控制共转录剪接的结构基础
  • DOI:
    10.1038/s41467-021-26799-3
  • 发表时间:
    2021-11-08
  • 期刊:
    Nature communications
  • 影响因子:
    16.6
  • 作者:
    Bhattacharya S;Wang S;Reddy D;Shen S;Zhang Y;Zhang N;Li H;Washburn MP;Florens L;Shi Y;Workman JL;Li F
  • 通讯作者:
    Li F
Structural insights reveal the specific recognition of meiRNA by the Mei2 protein.
结构见解揭示了 Mei2 蛋白对 meiRNA 的特异性识别
  • DOI:
    10.1093/jmcb/mjac029
  • 发表时间:
    2022-09-19
  • 期刊:
    Journal of molecular cell biology
  • 影响因子:
    5.5
  • 作者:
  • 通讯作者:
Structural basis of the interaction between SETD2 methyltransferase and hnRNP L paralogs for governing co-transcriptional splicing
SETD2甲基转移酶和hnRNP L旁系同源物之间相互作用控制共转录剪接的结构基础
  • DOI:
    10.1101/2021.05.22.445248
  • 发表时间:
    2021
  • 期刊:
    bioRxiv
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    Saikat Bhattacharya;Suman Wang;Divya Reddy;Siyuan Shen;Ying Zhang;Ning Zhang;Hua Li;Michael P. Washburn;Laurence Florens;Yunyu Shi;Fudong Li;Jerry L. Workman
  • 通讯作者:
    Jerry L. Workman
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  • DOI:
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  • 发表时间:
    2020-11-04
  • 期刊:
    Nucleic acids research
  • 影响因子:
    14.9
  • 作者:
    Kwon SC;Jang H;Shen S;Baek SC;Kim K;Yang J;Kim J;Kim JS;Wang S;Shi Y;Li F;Kim VN
  • 通讯作者:
    Kim VN

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    赵永春
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  • 作者:
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  • 通讯作者:
    李福东

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秀丽隐杆线虫HIM-8/ZIM家族蛋白质识别减数分裂同源染色体配对中心的结构机制
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AI项目解读示例

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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