Experimental and Theoretical Studies of Charge-Charge Interactions in Proteins
蛋白质中电荷相互作用的实验和理论研究
基本信息
- 批准号:0802141
- 负责人:
- 金额:--
- 依托单位:
- 依托单位国家:美国
- 项目类别:Continuing Grant
- 财政年份:2007
- 资助国家:美国
- 起止时间:2007-08-15 至 2009-08-31
- 项目状态:已结题
- 来源:
- 关键词:
项目摘要
Understanding the mechanisms of stabilization of protein structure represents one of the major aspects of the protein folding problem. The contributions of various short-range interactions, such as hydrogen bonding, the hydrophobic effect, and configurational entropy, to protein stability have been well documented. However, it is becoming more and more evident that the long-range electrostatic interactions between charged protein groups are also important contributors to protein structure and stability. The overall goal of this project is to explore the relation between the charge-charge interactions on the protein surface and properties of proteins such as stability, solubility and enzymatic activity. The experimental work will be performed with several model proteins (ubiquitin, CspB, CDC42) that differ in three dimensional structure, size, and functional activity. The amino acid sequence of these proteins will be altered according to the theoretical predictions based on different models for calculation of charge-charge interactions. The consequences of these changes in terms of stability, solubility and enzymatic activity will be measured using a variety of biophysical methods. The fundamental importance of this research is that using a combination of theoretical calculations and experimental measurements the relationship between charge-charge interactions and the protein stability will be explored.This research will provide the foundation for the design of proteins stable at extreme temperatures. This will benefit the industrial use of proteins where thermostability of enzymes is in many cases the largest obstacle. This research will also have broad impact on the research and education infrastructure because training of graduate and undergraduate students is an intrinsic aspect of all of the experimental and theoretical work. The scientific concepts derived from this work will be incorporated into graduate courses that are offered by the PI.
了解蛋白质结构稳定的机制代表了蛋白质折叠问题的主要方面之一。各种短距离相互作用的贡献,例如氢键,疏水效应和构型熵对蛋白质稳定性的贡献已得到充分记录。但是,越来越明显的是,带电蛋白质组之间的远距离静电相互作用也是蛋白质结构和稳定性的重要因素。该项目的总体目标是探索蛋白质表面上的电荷 - 电荷相互作用与蛋白质的性质(例如稳定性,溶解度和酶活性)之间的关系。实验性工作将使用几种模型蛋白(泛素,CSPB,CDC42)进行,这些蛋白在三维结构,大小和功能活性方面有所不同。这些蛋白质的氨基酸序列将根据基于不同模型的理论预测而改变,以计算电荷 - 电荷相互作用。这些变化在稳定性,溶解度和酶活性方面的后果将使用多种生物物理方法来测量。这项研究的基本重要性在于,将探索电荷相互作用与蛋白质稳定性之间的关系结合使用。这项研究将为在极端温度下稳定的蛋白质设计奠定基础。这将使蛋白质的工业用途受益,而在许多情况下,酶的热稳定性是最大的障碍。这项研究还将对研究和教育基础设施产生广泛的影响,因为对研究生和本科生的培训是所有实验和理论工作的内在方面。从这项工作中得出的科学概念将纳入PI提供的研究生课程中。
项目成果
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