CIBR: Integrative Computational Platform for Biomolecular Solid-State NMR

CIBR:生物分子固态核磁共振综合计算平台

基本信息

  • 批准号:
    1902076
  • 负责人:
  • 金额:
    $ 68.25万
  • 依托单位:
  • 依托单位国家:
    美国
  • 项目类别:
    Standard Grant
  • 财政年份:
    2019
  • 资助国家:
    美国
  • 起止时间:
    2019-07-15 至 2020-11-30
  • 项目状态:
    已结题

项目摘要

X-ray crystallography, cryo-electron microscopy, and NMR spectroscopy are the leading methods for determining protein structures at atomic or near-atomic resolution. NMR spectroscopy is unique in its ability to support studies of protein structure and dynamics at the atomic level under a variety of physiologically relevant conditions. Solution NMR is suitable for investigations of small to moderate size proteins and does not require protein crystallization. However, solution NMR is unsuitable for studies of larger and less soluble proteins, such as nano/microcrystalline globular proteins, membrane proteins, and fibrils. These systems are of great interest because they are related to many diseases with no cure. Such systems are becoming increasingly amenable to solid-state NMR (ssNMR). This project aims to establish cyberinfrastructure for fast and reliable analysis of ssNMR data through the development and dissemination of intuitive software packages, algorithms for automated analysis, web services providing computational resources for structure calculations, and educational videos. The cyberinfrastructure will increase the efficiency and reproducibility of solid-state NMR studies, simplify the archiving or results in databases, and assist in the training of newcomers to the field. Solid-state NMR workshops are also planned to be developed, which provide hands-on training for student, postdocs, and junior faculties after completion of this project equivalent to the ones that we have carried longer than a decade for solution NMR. Structural biology is benefiting greatly from recent advances in solid-state NMR instrumentation, such as ultra-high-speed MAS (magic angle spinning), and experimental technology, including proton or carbon-13 detection in N-dimensional experiments along with sparse sampling and spectral reconstruction. The data sets collected for solid-state NMR that lead to resonance assignments and structure determinations are quite different from those used in solution NMR. The objectives of this project are to develop a robust and efficient, end-to-end computational platform; a. To develop an automation platform for ssNMR-based protein research. b. To develop graphical user interfaces (GUIs) for the analysis of biomolecular ssNMR data. c. To produce web services and public resources for biomolecular ssNMR. The software and related educational materials will be freely disseminated by NMRFAM web services (www.nmrfam.wisc.edu), the NMRbox Project (www.nmrbox.org), and the SBGrid Consortium (www.sbgrid.org).This award reflects NSF's statutory mission and has been deemed worthy of support through evaluation using the Foundation's intellectual merit and broader impacts review criteria.
X射线结晶学、低温电子显微镜和核磁共振光谱学是在原子或近原子分辨率下确定蛋白质结构的主要方法。核磁共振光谱学的独特之处在于它能够支持在各种生理相关条件下在原子水平上研究蛋白质的结构和动力学。溶液核磁共振适用于研究小到中等尺寸的蛋白质,不需要蛋白质结晶。然而,溶液核磁共振不适合研究较大和较难溶解的蛋白质,如纳米/微晶球状蛋白质、膜蛋白质和纤维。人们对这些系统非常感兴趣,因为它们与许多无法治愈的疾病有关。这类系统越来越容易受到固态核磁共振(ss核磁共振)的影响。该项目旨在通过开发和传播直观的软件包、自动分析的算法、为结构计算提供计算资源的网络服务和教育视频,为快速和可靠地分析核磁共振数据建立网络基础设施。网络基础设施将提高固态核磁共振研究的效率和可重复性,简化数据库中的存档或结果,并协助培训实地新人。还计划开发固态核磁共振研讨会,在该项目完成后为学生、博士后和初级教师提供实践培训,相当于我们开展的解决方案核磁共振超过十年的培训。结构生物学在很大程度上得益于固体核磁共振仪器的最新进展,如超高速MAS(魔角旋转),以及实验技术,包括N维实验中的质子或碳13检测以及稀疏采样和光谱重建。为固体核磁共振收集的数据集导致共振指定和结构确定,与在溶液核磁共振中使用的数据集有很大不同。这个项目的目标是开发一个健壮高效的端到端计算平台;a.开发一个基于单核磁共振的蛋白质研究的自动化平台。B.开发用于分析生物分子单核磁共振数据的图形用户界面(GUI)。C.为生物分子单核磁共振提供网络服务和公共资源。该软件和相关教育材料将由NMRFAM网络服务(www.nmrlam.issc.edu)、NMRbox项目(www.nmrbox.org)和SBGrid联盟(www.sbgrid.org)免费分发。该奖项反映了NSF的法定使命,并通过使用基金会的智力优势和更广泛的影响审查标准进行评估,被认为值得支持。

项目成果

期刊论文数量(11)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(0)
A toolset for the solid-state NMR-based 3D structure calculation of proteins
用于基于固态 NMR 的蛋白质 3D 结构计算的工具集
  • DOI:
    10.1016/j.jmr.2022.107214
  • 发表时间:
    2022
  • 期刊:
  • 影响因子:
    2.2
  • 作者:
    Rahimi, Mehdi;Lee, Yeongjoon;Nguyen, Huong;Chiu, Abigail;Lee, Woonghee
  • 通讯作者:
    Lee, Woonghee
Structural and dynamic studies of the human RNA binding protein RBM3 reveals the molecular basis of its oligomerization and RNA recognition
人类RNA结合蛋白RBM3的结构和动态研究揭示了其寡聚化和RNA识别的分子基础
  • DOI:
    10.1111/febs.16301
  • 发表时间:
    2021
  • 期刊:
  • 影响因子:
    0
  • 作者:
    Roy, Sayantani;Boral, Soumendu;Maiti, Snigdha;Kushwaha, Tushar;Basak, Aditya J.;Lee, Woonghee;Basak, Amit;Gholap, Shivajirao L.;Inampudi, Krishna K.;De, Soumya
  • 通讯作者:
    De, Soumya
CHESPA/CHESCA-SPARKY: automated NMR data analysis plugins for SPARKY to map protein allostery
CHESPA/CHESCA-SPARKY:SPARKY 的自动化 NMR 数据分析插件,用于绘制蛋白质变构图
  • DOI:
    10.1093/bioinformatics/btaa781
  • 发表时间:
    2020
  • 期刊:
  • 影响因子:
    5.8
  • 作者:
    Shao, Hongzhao;Boulton, Stephen;Olivieri, Cristina;Mohamed, Hebatallah;Akimoto, Madoka;Subrahmanian, Manu Veliparambil;Veglia, Gianluigi;Markley, John L;Melacini, Giuseppe;Lee, Woonghee
  • 通讯作者:
    Lee, Woonghee
Structural, Dynamic, and Functional Characterization of a DnaX Mini-intein Derived from Spirulina platensis Provides Important Insights into Intein-Mediated Catalysis of Protein Splicing
  • DOI:
    10.1021/acs.biochem.0c00828
  • 发表时间:
    2020-12-22
  • 期刊:
  • 影响因子:
    2.9
  • 作者:
    Boral, Soumendu;Maiti, Snigdha;De, Soumya
  • 通讯作者:
    De, Soumya
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JCB_201408111 1..18
JCB_201408111 1..18
  • DOI:
  • 发表时间:
    2015
  • 期刊:
  • 影响因子:
    0
  • 作者:
    J. Baßler;Helge Paternoga;I. Holdermann;M. Thoms;S. Granneman;C. Barrio;A. Nyarko;Woonghee Lee;G. Stier;Sarah A. Clark;Daniel Schraivogel;Martina Kallas;R. Beckmann;D. Tollervey;E. Barbar;I. Sinning;E. Hurt
  • 通讯作者:
    E. Hurt
Adaptive TCP Transmission Adjustment for UAV Network Infrastructure
无人机网络基础设施的自适应 TCP 传输调整
  • DOI:
    10.3390/app10031161
  • 发表时间:
    2020
  • 期刊:
  • 影响因子:
    0
  • 作者:
    J. Lee;Woonghee Lee;Hyunsoon Kim;Hwangnam Kim
  • 通讯作者:
    Hwangnam Kim
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  • 发表时间:
    2008
  • 期刊:
  • 影响因子:
    0
  • 作者:
    丸山美帆子;Peter Dold;佐崎元;塚本勝男;溝渕孝一;Satoru Adachi;丸山美帆子;Satoru Adachi;赤羽 奈々;Koichi Mizobuchi;丸山美帆子;赤羽 奈々;Satoru Adachi;Koichi Mizobuchi;Mihoko Maruyama;Jose Tejada;丸山美帆子;Nana Akahane;Maruyama Mihoko;須川 成利;Nana Akahane;Maruyama Mihoko;Nana Akahane;Maruyama Mihoko;赤羽 奈々;丸山美帆子;Nana Akahane;井出典子;Shigetoshi Sugawa;Woonghee Lee;Noriko Ide
  • 通讯作者:
    Noriko Ide
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一种耐低温、耐高温的低噪声宽动态范围 CMOS 图像传感器
  • DOI:
  • 发表时间:
    2008
  • 期刊:
  • 影响因子:
    0
  • 作者:
    丸山美帆子;Peter Dold;佐崎元;塚本勝男;溝渕孝一;Satoru Adachi;丸山美帆子;Satoru Adachi;赤羽 奈々;Koichi Mizobuchi;丸山美帆子;赤羽 奈々;Satoru Adachi;Koichi Mizobuchi;Mihoko Maruyama;Jose Tejada;丸山美帆子;Nana Akahane;Maruyama Mihoko;須川 成利;Nana Akahane;Maruyama Mihoko;Nana Akahane;Maruyama Mihoko;赤羽 奈々;丸山美帆子;Nana Akahane;井出典子;Shigetoshi Sugawa;Woonghee Lee;Noriko Ide;Koichi Mizobuchi
  • 通讯作者:
    Koichi Mizobuchi
De Haas. -van Alphen Effect of Th_xU_<1-x>Pd_3 Alloys
德哈斯.
  • DOI:
  • 发表时间:
    2008
  • 期刊:
  • 影响因子:
    0
  • 作者:
    D. Jaiswal Nager;et al.;S.Jaiswal Nagar et al.;李雄煕;赤羽奈々;Woonghee Lee;T.Isshiki et al.;M.Endo et al.;足立理;M.Endo et al.;M.Sugi et al.;S.Nakamura et al.;溝渕孝一;Satoru Adachi;一色俊之;一色俊之;一色俊之;Noriko Ide;一色俊之;一色俊之;狗飼敬希;T. Isshiki
  • 通讯作者:
    T. Isshiki

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