Engineering of cold denaturing proteins
冷变性蛋白质的工程
基本信息
- 批准号:1615570
- 负责人:
- 金额:$ 88.13万
- 依托单位:
- 依托单位国家:美国
- 项目类别:Standard Grant
- 财政年份:2016
- 资助国家:美国
- 起止时间:2016-08-15 至 2022-07-31
- 项目状态:已结题
- 来源:
- 关键词:
项目摘要
Proteins are large molecules consisting of hundreds or thousands of amino acid residues forming a polymer with the amino acids arranged in a defined sequence. They are pivotal for all living organisms and of central importance for health care and biotechnology. Protein molecules exhibit distinct three- dimensional structural features governing their function. However, it is not entirely clear how the amino acid sequence determines structural features. In particular, this holds for the "hydrophobic effect" which arises because some amino acids with 'oil like properties' are quite insoluble in water. As a result, these residues tend to form an interior core of the protein molecule (alike a tiny oil droplet in water) to minimize exposure to the surrounding water. The incomplete understanding of the hydrophobic effect results from the enormous complexity of protein-water interactions. In turn, this prevents accurate prediction of structure and stability from sequence and accurate design of novel proteins. A primary potential benefit of this project will be a significant enhancement of the understanding of the hydrophobic effect. This will be accomplished by combining cutting-edge biophysics with computational protein design methodology in new and integrated protocols to enable more accurate protein structure prediction and engineering. All protocols and products of this project will be made publicly available. Excellent training of young scientists, in particular from underrepresented minorities, in protein biophysics and computational design, is a major goal of this project. Apart from highly individual mentoring of research and career development, annual summer schools will be held to reach communities outside of biophysical research and to increase interest in "STEM" in general.It is a central conjecture of protein thermodynamics that the structured state of a protein as well as the loss of protein structure at very low temperatures ('cold denaturation') result from the hydrophobic effect. This project will focus on the engineering of cold denaturing proteins by iterating between computational design of protein structure and thermodynamic profile using the program Rosetta and biophysical characterization of the designs. The thermodynamic characterization will be pursued by use of circular dichroism (CD)-based Gibbs-Helmholtz analyses as well as differential scanning calorimetry (DSC), and the structural characterization of structured and denatured states by use of CD and nuclear magnetic resonance (NMR) spectroscopy, and small angle X-ray scattering (SAXS). Such iterative protein engineering will test and improve in an unprecedented manner our understanding of protein thermodynamics and computational design methodology.
蛋白质是由数百或数千个氨基酸残基组成的大分子,这些氨基酸按一定的顺序排列形成聚合物。它们对所有生物都至关重要,对卫生保健和生物技术也至关重要。蛋白质分子表现出独特的三维结构特征,支配着它们的功能。然而,氨基酸序列如何决定结构特征还不完全清楚。特别是,这适用于“疏水效应”,这是因为一些具有“类油性质”的氨基酸在水中完全不溶。因此,这些残留物往往形成蛋白质分子的内部核心(就像水中的一个微小的油滴),以最大限度地减少与周围水的接触。对疏水效应的不完全理解源于蛋白质-水相互作用的巨大复杂性。反过来,这又阻碍了从新蛋白质的序列和准确设计中准确预测结构和稳定性。该项目的一个主要潜在好处将是显著增强对疏水效应的理解。这将通过在新的综合方案中将尖端生物物理学与计算蛋白质设计方法相结合来实现,以实现更准确的蛋白质结构预测和工程设计。该项目的所有协议和产品都将公开提供。在蛋白质生物物理学和计算设计方面对年轻科学家,特别是来自代表人数较少的少数民族的青年科学家进行出色的培训,是该项目的一个主要目标。除了高度个人化的研究和职业发展指导外,还将举办一年一度的暑期学校,以接触生物物理研究以外的社区,并提高人们对“STEM”的普遍兴趣。蛋白质热力学的一个中心猜想是,蛋白质的结构状态以及在极低温度下(‘冷变性’)蛋白质结构的丧失是疏水效应的结果。这个项目将专注于冷变性蛋白质的工程设计,通过使用Rosetta程序在蛋白质结构和热力学曲线的计算设计和设计的生物物理特征之间进行迭代。热力学表征将通过基于圆二色谱(CD)的Gibbs-Helmholtz分析和差示扫描量热法(DSC)进行,结构和变性状态的结构表征将通过CD和核磁共振(NMR)光谱以及小角X射线散射(SAXS)进行。这种迭代的蛋白质工程将以前所未有的方式测试和提高我们对蛋白质热力学和计算设计方法的理解。
项目成果
期刊论文数量(0)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(0)
数据更新时间:{{ journalArticles.updateTime }}
{{
item.title }}
{{ item.translation_title }}
- DOI:
{{ item.doi }} - 发表时间:
{{ item.publish_year }} - 期刊:
- 影响因子:{{ item.factor }}
- 作者:
{{ item.authors }} - 通讯作者:
{{ item.author }}
数据更新时间:{{ journalArticles.updateTime }}
{{ item.title }}
- 作者:
{{ item.author }}
数据更新时间:{{ monograph.updateTime }}
{{ item.title }}
- 作者:
{{ item.author }}
数据更新时间:{{ sciAawards.updateTime }}
{{ item.title }}
- 作者:
{{ item.author }}
数据更新时间:{{ conferencePapers.updateTime }}
{{ item.title }}
- 作者:
{{ item.author }}
数据更新时间:{{ patent.updateTime }}
Thomas Szyperski其他文献
Evolutionary coupling saturation mutagenesis: Coevolution-guided identification of distant sites influencing Bacillus naganoensis pullulanase activity
进化耦合饱和诱变:共同进化引导识别影响长野芽孢杆菌支链淀粉酶活性的远距离位点
- DOI:
10.1002/1873-3468.13652 - 发表时间:
2020 - 期刊:
- 影响因子:3.5
- 作者:
Xinye Wang;Xiaoran Jing;Yi Deng;Yao Nie;Fei Xu;Yan Xu;Yi-Lei Zhao;John F. Hunt;Gaetano T. Montelione;Thomas Szyperski - 通讯作者:
Thomas Szyperski
13C-NMR, MS and metabolic flux balancing in biotechnology research
- DOI:
10.1017/s0033583598003412 - 发表时间:
1998-02 - 期刊:
- 影响因子:6.1
- 作者:
Thomas Szyperski - 通讯作者:
Thomas Szyperski
NMR with 13C, 15N-doubly-labeled DNA: The shape Antennapedia homeodomain complex with a 14-mer DNA duplex
- DOI:
10.1023/a:1008280117211 - 发表时间:
1998-07-01 - 期刊:
- 影响因子:1.900
- 作者:
César Fernández;Thomas Szyperski;Akira Ono;Hideo Iwai;Shin-ichi Tate;Masatsune Kainosho;Kurt Wüthrich - 通讯作者:
Kurt Wüthrich
Letter to the Editor: 1H, 13C, and 15N resonance assignments and secondary structure of the PWI domain from SRm160 using Reduced Dimensionality NMR
- DOI:
10.1023/a:1014904502424 - 发表时间:
2002-03-01 - 期刊:
- 影响因子:1.900
- 作者:
Blair R. Szymczyna;Antonio Pineda-Lucena;Jeffrey L. Mills;Thomas Szyperski;Cheryl H. Arrowsmith - 通讯作者:
Cheryl H. Arrowsmith
1H, 13C, and 15N chemical shift assignments of neuronal calcium sensor-1, a multi-functional calcium-binding protein
- DOI:
10.1007/s10858-006-9020-2 - 发表时间:
2006-06-28 - 期刊:
- 影响因子:1.900
- 作者:
Sulakshana Mukherjee;Dasari Muralidhar;Hanudatta S. Atreya;Thomas Szyperski;Andreas Jeromin;Yogendra Sharma;Kandala V. R. Chary - 通讯作者:
Kandala V. R. Chary
Thomas Szyperski的其他文献
{{
item.title }}
{{ item.translation_title }}
- DOI:
{{ item.doi }} - 发表时间:
{{ item.publish_year }} - 期刊:
- 影响因子:{{ item.factor }}
- 作者:
{{ item.authors }} - 通讯作者:
{{ item.author }}
{{ truncateString('Thomas Szyperski', 18)}}的其他基金
Collaborative Research: Energy Landscapes of Designed Cold Unfolding Proteins
合作研究:设计的冷展开蛋白质的能量景观
- 批准号:
2319818 - 财政年份:2023
- 资助金额:
$ 88.13万 - 项目类别:
Standard Grant
MRI: Acquisition of a 600 MHz NMR console
MRI:购买 600 MHz NMR 控制台
- 批准号:
1229204 - 财政年份:2012
- 资助金额:
$ 88.13万 - 项目类别:
Standard Grant
Methodology for Rapid and Precise Measurement of NMR Parameters: Development and Application to Study Protein Structure and Folding
快速、精确测量 NMR 参数的方法:研究蛋白质结构和折叠的开发和应用
- 批准号:
0817857 - 财政年份:2008
- 资助金额:
$ 88.13万 - 项目类别:
Continuing Grant
Methodology for Rapid NMR Data Acquisition in Structural Genomics
结构基因组学中快速 NMR 数据采集的方法
- 批准号:
0416899 - 财政年份:2004
- 资助金额:
$ 88.13万 - 项目类别:
Continuing Grant
Reduced Dimensionality NMR Spectroscopy for Structural Genomics
结构基因组学的降维核磁共振波谱
- 批准号:
0075773 - 财政年份:2000
- 资助金额:
$ 88.13万 - 项目类别:
Continuing Grant
相似国自然基金
水稻低温感受器COLD1-RGA1的三维结构解析
- 批准号:
- 批准年份:2022
- 资助金额:30 万元
- 项目类别:青年科学基金项目
水稻低温感受器COLD1平衡耐寒性与生长发育的机制
- 批准号:
- 批准年份:2022
- 资助金额:54 万元
- 项目类别:面上项目
加工番茄COLD1与GPA1互作参与低温胁迫应答分子机制的研究
- 批准号:32160071
- 批准年份:2021
- 资助金额:35 万元
- 项目类别:地区科学基金项目
膜蛋白COLD6参与水稻低温感知的分子机理
- 批准号:
- 批准年份:2020
- 资助金额:58 万元
- 项目类别:面上项目
COLD-PR-PCR结合两核苷酸合成测序(SDBA)研究低丰度基因突变
- 批准号:61801071
- 批准年份:2018
- 资助金额:27.0 万元
- 项目类别:青年科学基金项目
COLD1互作蛋白对水稻耐冷性的调节
- 批准号:31770286
- 批准年份:2017
- 资助金额:58.0 万元
- 项目类别:面上项目
COLD-PCR/探针熔解曲线技术定量检测CHB患者HBV RT区准种及其意义
- 批准号:81672101
- 批准年份:2016
- 资助金额:58.0 万元
- 项目类别:面上项目
COLD-PCR/HRM技术用于早期快速诊断耐药结核病的研究
- 批准号:81301509
- 批准年份:2013
- 资助金额:23.0 万元
- 项目类别:青年科学基金项目
晚期非小细胞肺癌血浆小片段DNA中EGFR基因突变检测率的研究
- 批准号:81302026
- 批准年份:2013
- 资助金额:23.0 万元
- 项目类别:青年科学基金项目
拟南芥COLD1 基因介导的氧化信号传递及转录调控机制分析
- 批准号:31301165
- 批准年份:2013
- 资助金额:23.0 万元
- 项目类别:青年科学基金项目
相似海外基金
Collaborative Research: Solid-State Additive Manufacturing of Metal Matrix Composites via Cold Spray
合作研究:通过冷喷涂进行金属基复合材料的固态增材制造
- 批准号:
2330318 - 财政年份:2024
- 资助金额:
$ 88.13万 - 项目类别:
Standard Grant
Free-Piston Engine Generator for Cold-Ironing in UK Ports
用于英国港口冷熨烫的自由活塞发动机发电机
- 批准号:
10098985 - 财政年份:2024
- 资助金额:
$ 88.13万 - 项目类别:
Collaborative R&D
The cold-responsive circadian gene regulatory landscape and its relevance to torpor
寒冷反应昼夜节律基因调控景观及其与冬眠的相关性
- 批准号:
BB/Y005848/1 - 财政年份:2024
- 资助金额:
$ 88.13万 - 项目类别:
Research Grant
北極海の4年周期海氷変動の解明と、その北大西洋亜寒帯域Cold Spotへの影響
阐明北冰洋四年海冰波动及其对北大西洋亚北极冷点的影响
- 批准号:
24K07133 - 财政年份:2024
- 资助金额:
$ 88.13万 - 项目类别:
Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
An Adsorption-Compression Cold Thermal Energy Storage System (ACCESS)
吸附压缩冷热能存储系统(ACCESS)
- 批准号:
EP/W027593/2 - 财政年份:2024
- 资助金额:
$ 88.13万 - 项目类别:
Research Grant
Collaborative Research: Solid-State Additive Manufacturing of Metal Matrix Composites via Cold Spray
合作研究:通过冷喷涂进行金属基复合材料的固态增材制造
- 批准号:
2330319 - 财政年份:2024
- 资助金额:
$ 88.13万 - 项目类别:
Standard Grant
Collaborative Research: NNA Research: Electric Vehicles in the Arctic (EVITA) - Interactions with Cold Weather, Microgrids, People, and Policy
合作研究:NNA 研究:北极电动汽车 (EVITA) - 与寒冷天气、微电网、人员和政策的相互作用
- 批准号:
2318385 - 财政年份:2024
- 资助金额:
$ 88.13万 - 项目类别:
Standard Grant
Lifting the Veil on Cold Planets in the Inner Galaxy
揭开内星系寒冷行星的面纱
- 批准号:
DP240101842 - 财政年份:2024
- 资助金额:
$ 88.13万 - 项目类别:
Discovery Projects
Economic Sanctions after the Cold War
冷战后的经济制裁
- 批准号:
FT230100697 - 财政年份:2024
- 资助金额:
$ 88.13万 - 项目类别:
ARC Future Fellowships
Cold tumorをhot tumorに変える不安定鉄キレート技術の創出
创造不稳定的铁螯合技术,将冷肿瘤变成热肿瘤
- 批准号:
23K24177 - 财政年份:2024
- 资助金额:
$ 88.13万 - 项目类别:
Grant-in-Aid for Scientific Research (B)