Protein dynamics: from the marginally to the extremely stable

蛋白质动力学:从边缘稳定到极其稳定

基本信息

项目摘要

We live in a world where the environment is becoming more extreme, and yet much remains to be learned about how organisms successfully adapt to extreme conditions. Dehydration, high pressure, temperature changes are all variables that resilient organisms can cope with to survive, and proteins play a particularly important role. This research project looks at how some proteins protect other proteins when the temperature goes up too high for survival, how proteins that are barely able to fold can fold in the right environment, and how microorganisms that live at high pressures and temperatures cope by harnessing the adaptability of proteins critical for survival. This project will support the training of high school, undergraduate, graduate, and post-graduate researchers on state-of-the-art techniques and instruments, helping the nation be prepared with qualified scientists who can solve problems at every level when we encounter our own extreme scenarios.This project, focused on protein dynamics inside living cells and organisms, has the goal of understanding how protein evolution optimizes flexibility, develops novel structure and function, and adapts proteins to subtle differences even between different cell types in a single organism. This will be accomplished through three distinct but related subprojects. A class of intrinsically disordered proteins with low charge/hydropathy ratio will be studied to determine if quinary structure and crowding in cells may be sufficient to induce structure. Using zebrafish as a model organism, heat shock chaperoning will be studied in vivo to determine how protein-chaperone interactions can be differentiated in different tissues. Extremophiles tune the native state fluctuations of enzymes to allow function under a wide range of temperatures, pressures, and other solvent variables. To elucidate how organisms tune the phase diagrams of their proteins to maximize function, experiments and simulations will be conducted on enzyme phosphoglycerate kinase from eight different mesophilic and extremophilic organisms covering a wide range of environments.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.
我们生活在一个环境变得越来越极端的世界里,但关于生物如何成功地适应极端条件,还有很多东西需要了解。脱水、高压、温度变化都是有弹性的生物体为了生存而能科普的变量,蛋白质扮演着特别重要的角色。这个研究项目着眼于一些蛋白质如何保护其他蛋白质时,温度上升太高的生存,几乎不能折叠的蛋白质如何在正确的环境中折叠,以及微生物如何生活在高压和高温下通过利用对生存至关重要的蛋白质的适应性来科普。该项目将支持对高中、本科、研究生和研究生研究人员进行最先进技术和仪器的培训,帮助国家准备好合格的科学家,当我们遇到自己的极端情况时,他们可以解决各个层面的问题。该项目专注于活细胞和生物体内的蛋白质动力学,目标是了解蛋白质进化如何优化灵活性,开发出新的结构和功能,并使蛋白质适应甚至单个生物体中不同细胞类型之间的细微差异。 这将通过三个不同但相关的次级项目来完成。将研究一类具有低电荷/亲水比的内在无序蛋白质,以确定五元结构和细胞中的拥挤是否足以诱导结构。使用斑马鱼作为模式生物,热休克伴侣将在体内研究,以确定如何蛋白质伴侣相互作用可以区分在不同的组织。极端微生物调节酶的天然状态波动,使其在广泛的温度,压力和其他溶剂变量下发挥作用。为了阐明生物如何调整其蛋白质的相图以最大限度地发挥功能,将对来自8种不同的中温和极端生物的磷酸甘油酸激酶进行实验和模拟,这些生物覆盖了广泛的环境。该奖项反映了NSF的法定使命,并被认为值得通过使用基金会的知识价值和更广泛的影响审查标准进行评估来支持。

项目成果

期刊论文数量(6)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(0)
Metastable States in the Hinge-Bending Landscape of an Enzyme in an Atomistic Cytoplasm Simulation
  • DOI:
    10.1021/acs.jpclett.3c03134
  • 发表时间:
    2024-01-22
  • 期刊:
  • 影响因子:
    5.7
  • 作者:
    Samuel Russell,Premila P.;Maytin,Andrew K.;Gruebele,Martin
  • 通讯作者:
    Gruebele,Martin
A Marcus-Type Inverted Region in the Translocation Kinetics of a Knotted Protein
打结蛋白易位动力学中的马库斯型反向区域
  • DOI:
    10.1021/acs.jpclett.3c02183
  • 发表时间:
    2023
  • 期刊:
  • 影响因子:
    0
  • 作者:
    Tripathi, Prabhat;Mehrafrooz, Behzad;Aksimentiev, Aleksei;Jackson, Sophie E.;Gruebele, Martin;Wanunu, Meni
  • 通讯作者:
    Wanunu, Meni
TMAO: Protecting proteins from feeling the heat
TMAO:保护蛋白质免受热量影响
  • DOI:
    10.1016/j.bpj.2023.03.008
  • 发表时间:
    2023
  • 期刊:
  • 影响因子:
    3.4
  • 作者:
    Boob, Mayank M.;Sukenik, Shahar;Gruebele, Martin;Pogorelov, Taras V.
  • 通讯作者:
    Pogorelov, Taras V.
{{ 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 }}

Martin Gruebele其他文献

Stability vs. environmental sensitivity: The importance of protein surface charge adaptations
  • DOI:
    10.1016/j.bpj.2023.11.1874
  • 发表时间:
    2024-02-08
  • 期刊:
  • 影响因子:
  • 作者:
    Edward Knab;Matthew Sternke;Doug Barrick;Martin Gruebele;Caitlin Davis
  • 通讯作者:
    Caitlin Davis
Quinary Structure Modulates Consensus Protein Sequence Stability in Cells
  • DOI:
    10.1016/j.bpj.2019.11.2671
  • 发表时间:
    2020-02-07
  • 期刊:
  • 影响因子:
  • 作者:
    Caitlin Davis;Martin Gruebele
  • 通讯作者:
    Martin Gruebele
The Role of TMAO in Protein Folding: A Joint Experimental and Simulation Study
  • DOI:
    10.1016/j.bpj.2017.11.332
  • 发表时间:
    2018-02-02
  • 期刊:
  • 影响因子:
  • 作者:
    Mayank M. Boob;Shahar Sukenik;Taras V. Pogorelov;Martin Gruebele
  • 通讯作者:
    Martin Gruebele
The vibrationally adiabatic torsional potential energy surface of <em>trans</em>-stilbene
  • DOI:
    10.1016/j.cplett.2007.03.109
  • 发表时间:
    2007-05-25
  • 期刊:
  • 影响因子:
  • 作者:
    Praveen D. Chowdary;Todd J. Martinez;Martin Gruebele
  • 通讯作者:
    Martin Gruebele
Conformational energy gaps and scaling of conformer density in chain molecules
  • DOI:
    10.1016/j.cplett.2011.03.050
  • 发表时间:
    2011-04-29
  • 期刊:
  • 影响因子:
  • 作者:
    Peter L. Walters;Maxim B. Prigozhin;Tyler Y. Takeshita;Lu Xu;Felipe M. Olivarez;Martin Gruebele
  • 通讯作者:
    Martin Gruebele

Martin Gruebele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('Martin Gruebele', 18)}}的其他基金

Acquisition of Two-Color 3-D Minflux for Live-Cell Single Molecule Imaging and Tracking at Unprecedented Spatial and Temporal Resolution
采集双色 3-D Minflux,以前所未有的空间和时间分辨率进行活细胞单分子成像和跟踪
  • 批准号:
    2241074
  • 财政年份:
    2023
  • 资助金额:
    $ 79.51万
  • 项目类别:
    Standard Grant
Dynamics and equilibria of weak in-cell interactions
细胞内弱相互作用的动力学和平衡
  • 批准号:
    1803786
  • 财政年份:
    2018
  • 资助金额:
    $ 79.51万
  • 项目类别:
    Standard Grant
Coupling protein dynamics and cell dynamics
耦合蛋白质动力学和细胞动力学
  • 批准号:
    1413256
  • 财政年份:
    2014
  • 资助金额:
    $ 79.51万
  • 项目类别:
    Continuing Grant
Imaging the surface dynamics of glasses and photoexcited molecules
玻璃和光激发分子的表面动力学成像
  • 批准号:
    1307002
  • 财政年份:
    2013
  • 资助金额:
    $ 79.51万
  • 项目类别:
    Continuing Grant
Room temperature single molecule absorption spectroscopy detected by STM
STM检测室温单分子吸收光谱
  • 批准号:
    0948382
  • 财政年份:
    2010
  • 资助金额:
    $ 79.51万
  • 项目类别:
    Standard Grant
Protein Folding from Solution to the Living Cell
蛋白质从溶液到活细胞的折叠
  • 批准号:
    1019958
  • 财政年份:
    2010
  • 资助金额:
    $ 79.51万
  • 项目类别:
    Continuing Grant
Protein Dynamics in Complex Environments
复杂环境中的蛋白质动力学
  • 批准号:
    0613643
  • 财政年份:
    2006
  • 资助金额:
    $ 79.51万
  • 项目类别:
    Continuing Grant
Protein Folding Kinetics and Activated Rate Models
蛋白质折叠动力学和激活率模型
  • 批准号:
    0316925
  • 财政年份:
    2003
  • 资助金额:
    $ 79.51万
  • 项目类别:
    Continuing Grant
U.S.-Japan Cooperative Science: Early Events of Protein Folding
美日合作科学:蛋白质折叠的早期事件
  • 批准号:
    0089286
  • 财政年份:
    2001
  • 资助金额:
    $ 79.51万
  • 项目类别:
    Standard Grant
Modeling and Laser Control of Molecular Vibrational Energy Flow
分子振动能量流的建模和激光控制
  • 批准号:
    9986670
  • 财政年份:
    2000
  • 资助金额:
    $ 79.51万
  • 项目类别:
    Continuing Grant

相似国自然基金

β-arrestin2- MFN2-Mitochondrial Dynamics轴调控星形胶质细胞功能对抑郁症进程的影响及机制研究
  • 批准号:
    n/a
  • 批准年份:
    2023
  • 资助金额:
    0.0 万元
  • 项目类别:
    省市级项目
发展基因编码的荧光探针揭示趋化因子CXCL10的时空动态及其调控机制
  • 批准号:
    32371150
  • 批准年份:
    2023
  • 资助金额:
    50.00 万元
  • 项目类别:
    面上项目
钱江潮汐影响下越江盾构开挖面动态泥膜形成机理及压力控制技术研究
  • 批准号:
    LY21E080004
  • 批准年份:
    2020
  • 资助金额:
    0.0 万元
  • 项目类别:
    省市级项目
磁性薄膜和磁性纳米结构中的自旋动力学研究
  • 批准号:
    11174131
  • 批准年份:
    2011
  • 资助金额:
    60.0 万元
  • 项目类别:
    面上项目
星系结构基本单元星团的研究
  • 批准号:
    11043006
  • 批准年份:
    2010
  • 资助金额:
    10.0 万元
  • 项目类别:
    专项基金项目
星系恒星与气体的动力学演化
  • 批准号:
    11073025
  • 批准年份:
    2010
  • 资助金额:
    30.0 万元
  • 项目类别:
    面上项目
在我们的门前发掘化石——利用中国即将开展的巡天来研究银河系的演化
  • 批准号:
    11043005
  • 批准年份:
    2010
  • 资助金额:
    10.0 万元
  • 项目类别:
    专项基金项目
物体运动对流场扰动的数学模型研究
  • 批准号:
    51072241
  • 批准年份:
    2010
  • 资助金额:
    10.0 万元
  • 项目类别:
    专项基金项目
弦场论及Tachyon动力学
  • 批准号:
    10705008
  • 批准年份:
    2007
  • 资助金额:
    15.0 万元
  • 项目类别:
    青年科学基金项目
微分遍历理论和廖山涛的一些方法的应用
  • 批准号:
    10671006
  • 批准年份:
    2006
  • 资助金额:
    21.0 万元
  • 项目类别:
    面上项目

相似海外基金

PROTEMO: Emotional Dynamics Of Protective Policies In An Age Of Insecurity
PROTEMO:不安全时代保护政​​策的情绪动态
  • 批准号:
    10108433
  • 财政年份:
    2024
  • 资助金额:
    $ 79.51万
  • 项目类别:
    EU-Funded
Domino - Computational Fluid Dynamics Modelling of Ink Droplet Breakup for Mitigating Mist Formation during inkjet printing
Domino - 墨滴破碎的计算流体动力学模型,用于减轻喷墨打印过程中的雾气形成
  • 批准号:
    10090067
  • 财政年份:
    2024
  • 资助金额:
    $ 79.51万
  • 项目类别:
    Collaborative R&D
Braiding Dynamics of Majorana Modes
马约拉纳模式的编织动力学
  • 批准号:
    DP240100168
  • 财政年份:
    2024
  • 资助金额:
    $ 79.51万
  • 项目类别:
    Discovery Projects
Next Generation Fluorescent Tools for Measuring Autophagy Dynamics in Cells
用于测量细胞自噬动态的下一代荧光工具
  • 批准号:
    DP240100465
  • 财政年份:
    2024
  • 资助金额:
    $ 79.51万
  • 项目类别:
    Discovery Projects
Fluid dynamics of underground hydrogen storage
地下储氢的流体动力学
  • 批准号:
    DE240100755
  • 财政年份:
    2024
  • 资助金额:
    $ 79.51万
  • 项目类别:
    Discovery Early Career Researcher Award
Predicting how the inducible defences of large mammals to human predation shape spatial food web dynamics
预测大型哺乳动物对人类捕食的诱导防御如何塑造空间食物网动态
  • 批准号:
    EP/Y03614X/1
  • 财政年份:
    2024
  • 资助金额:
    $ 79.51万
  • 项目类别:
    Research Grant
Human enteric nervous system progenitor dynamics during development and disease
人类肠神经系统祖细胞在发育和疾病过程中的动态
  • 批准号:
    MR/Y013476/1
  • 财政年份:
    2024
  • 资助金额:
    $ 79.51万
  • 项目类别:
    Research Grant
Structure, Dynamics and Activity of Bacterial Secretosome
细菌分泌体的结构、动力学和活性
  • 批准号:
    BB/Y004531/1
  • 财政年份:
    2024
  • 资助金额:
    $ 79.51万
  • 项目类别:
    Research Grant
Shining light on single molecule dynamics: photon by photon
照亮单分子动力学:逐个光子
  • 批准号:
    EP/X031934/1
  • 财政年份:
    2024
  • 资助金额:
    $ 79.51万
  • 项目类别:
    Research Grant
New Ways Forward for Nonlinear Structural Dynamics
非线性结构动力学的新方法
  • 批准号:
    EP/X040852/1
  • 财政年份:
    2024
  • 资助金额:
    $ 79.51万
  • 项目类别:
    Fellowship
{{ showInfoDetail.title }}

作者:{{ showInfoDetail.author }}

知道了