Structural and functional investigation of the human CLC-7/OSTM1 complex

人类 CLC-7/OSTM1 复合物的结构和功能研究

基本信息

项目摘要

Members of the chloride channel (CLC) family occur in all phyla, with nine members present in mammals. The chloride-proton antiporter CLC-7 belongs to the CLC family and is the major CLC transporter in lysosomes, late endosomes and in the ruffled border, the acid-secreting plasma membrane domain of osteoclasts. Mutations of CLC-7 in humans or mice cause osteopetrosis and lysosomal storage diseases. The Cl- transporter CLC-7 reveals several features typical for the CLC family including its dimeric topology and the architecture of the ion translocation pathway. Also, the transporter obeys the classical CLC transporter ratio of two Cl- to one H+. However, CLC-7 has some very intriguing features which distinguish it from the rest of the CLC family. For instance, the voltage-dependent activation and deactivation of CLC-7 is much slower than other CLC transporters. Furthermore, CLC-7 is the only member that requires an accessory protein, osteopetrosis-associated membrane protein 1 (OSTM1), for both stability and function. CLC-7 and OSTM1 are co-localized in lysosomes and in the ruffled border of osteoclasts. OSTM1 is a type 1 transmembrane protein containing a large, highly glycosylated N-terminus and single membrane-spanning helix and short C-terminus. CLC-7-, OSTM1- and CLC-7/OSTM1-deficient mice have short life spans and develop severe osteopetrosis, retinal degeneration, lysosomal storage diseases, and neurodegeneration. So far, the mechanism of CLC-7 regulation by its accessory protein OSTM1 remains an open question. I propose a multidisciplinary approach combining structural, electrophysiological and biochemical tools for investigation of CLC-7/OSTM1. During my first months in the host laboratory, I was able to establish the protocol for purification of CLC-7 from Gallus gallus. I then analyzed the purified sample by cryo-electron microscopy (cryo-EM), which revealed over 3,000,000 well-distributed single particles. Next, I aim to investigate the function and structure of human CLC-7 alone (Aim 1) and CLC-7 in complex with OSTM1 (Aim 2). Comparison of the cryo-EM structure of the complex with the isolated form of CLC-7 will facilitate identification of important regulatory regions, and will help unravel the unique regulatory nature of the CLC-7 protein. I will then further investigate the regulatory mechanism of CLC-7 by fluorescence-based flux assays and electrophysiological measurements, using lipid-reconstituted samples of CLC-7 and CLC-7/OSTM1. These investigations will ultimately determine the mechanism of CLC-7/OSTM1 interaction and regulation. Beyond the molecular characterization of CLC-7/OSTM1, these studies will promote our understanding of the physiological and pathological roles of the CLC-7/OSTM1 complex.
氯离子通道(CLC)家族的成员存在于所有的门,哺乳动物中有9个成员。氯质子反向转运蛋白CLC-7属于CLC家族,是溶胞体、晚期内体和破骨细胞的皱边、酸分泌质膜结构域中的主要CLC转运蛋白。人类或小鼠中CLC-7的突变导致骨硬化症和溶酶体贮积病。Cl-转运蛋白CLC-7揭示了CLC家族的几个典型特征,包括其二聚体拓扑结构和离子易位途径的结构。此外,该转运蛋白遵循经典的CLC转运蛋白比例,即两个Cl-对一个H+。然而,CLC-7有一些非常有趣的功能,使其与CLC家族的其他成员区分开来。例如,CLC-7的电压依赖性激活和失活比其他CLC转运蛋白慢得多。此外,CLC-7是唯一一个需要辅助蛋白,骨硬化相关膜蛋白1(OSTM 1),稳定性和功能的成员。CLC-7和OSTM 1共定位于溶酶体和破骨细胞的皱褶边缘。OSTM 1是一种1型跨膜蛋白,含有一个大的、高度糖基化的N-末端和单个跨膜螺旋以及短的C-末端。CLC-7、OSTM 1和CLC-7/OSTM 1缺陷型小鼠寿命短,并发生严重的骨硬化症、视网膜变性、溶酶体贮积病和神经变性。到目前为止,CLC-7通过其辅助蛋白OSTM 1调节的机制仍然是一个悬而未决的问题。我提出了一个多学科的方法相结合的结构,电生理和生物化学工具的调查CLC-7/OSTM 1。在我在宿主实验室的头几个月里,我能够建立从原鸡中纯化CLC-7的方案。然后,我通过冷冻电子显微镜(cryo-EM)分析了纯化的样品,发现了超过3,000,000个分布良好的单个颗粒。接下来,我的目标是研究单独的人CLC-7(Aim 1)和CLC-7与OSTM 1复合物(Aim 2)的功能和结构。将CLC-7的分离形式与复合物的cryo-EM结构进行比较将有助于鉴定重要的调控区域,并将有助于揭示CLC-7蛋白的独特调控性质。然后,我将进一步研究CLC-7的调节机制,通过基于荧光的通量测定和电生理测量,使用脂质重构的CLC-7和CLC-7/OSTM 1样品。这些研究将最终确定CLC-7/OSTM 1相互作用和调节的机制。除了CLC-7/OSTM 1的分子特征之外,这些研究将促进我们对CLC-7/OSTM 1复合物的生理和病理作用的理解。

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 }}

Dr. Marina Schrecker, Ph.D.其他文献

Dr. Marina Schrecker, Ph.D.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 }}

相似国自然基金

Got2基因对浆细胞样树突状细胞功能的调控及其在系统性红斑狼疮疾病中的作用研究
  • 批准号:
    82371801
  • 批准年份:
    2023
  • 资助金额:
    47.00 万元
  • 项目类别:
    面上项目
利用CRISPR内源性激活Atoh1转录促进前庭毛细胞再生和功能重建
  • 批准号:
    82371145
  • 批准年份:
    2023
  • 资助金额:
    46.00 万元
  • 项目类别:
    面上项目
SMC5-NSMCE2功能异常激活APSCs中p53/p16衰老通路导致脂肪萎缩和胰岛素抵抗的机制研究
  • 批准号:
    82371873
  • 批准年份:
    2023
  • 资助金额:
    50.00 万元
  • 项目类别:
    面上项目
基于再生运动神经路径优化Agrin作用促进损伤神经靶向投射的功能研究
  • 批准号:
    82371373
  • 批准年份:
    2023
  • 资助金额:
    49.00 万元
  • 项目类别:
    面上项目
HK2乳酰化修饰介导巨噬细胞功能障碍在脓毒症中的作用及机制
  • 批准号:
    82372160
  • 批准年份:
    2023
  • 资助金额:
    49.00 万元
  • 项目类别:
    面上项目
基于密度泛函理论金原子簇放射性药物设计、制备及其在肺癌诊疗中的应用研究
  • 批准号:
    82371997
  • 批准年份:
    2023
  • 资助金额:
    48.00 万元
  • 项目类别:
    面上项目
LTB4/BLT1轴调控NLRP3炎症小体对糖尿病认知功能障碍的作用研究
  • 批准号:
    82371213
  • 批准年份:
    2023
  • 资助金额:
    47.00 万元
  • 项目类别:
    面上项目
OBSL1功能缺失导致多指(趾)畸形的分子机制及其临床诊断价值
  • 批准号:
    82372328
  • 批准年份:
    2023
  • 资助金额:
    49.00 万元
  • 项目类别:
    面上项目
浸润特性调制的统计热力学研究
  • 批准号:
    21173271
  • 批准年份:
    2011
  • 资助金额:
    58.0 万元
  • 项目类别:
    面上项目

相似海外基金

Biophysical, Structural, and Cellular Dissection of COPI-Dependent Retrograde Trafficking Using a Coronavirus Toolkit
使用冠状病毒工具包对 COPI 依赖性逆行贩运进行生物物理、结构和细胞解剖
  • 批准号:
    10646999
  • 财政年份:
    2023
  • 资助金额:
    --
  • 项目类别:
Structural and functional characterization of glycosyltransferases in the Campylobacter concisus N-linked glycoconjugate biosynthetic pathway
弯曲杆菌 N 连接糖复合物生物合成途径中糖基转移酶的结构和功能表征
  • 批准号:
    10607139
  • 财政年份:
    2023
  • 资助金额:
    --
  • 项目类别:
In situ imaging of the aging-induced structural and stoichiometric degradation of the nuclear pore complex and nuclear periphery
老化引起的核孔复合体和核外围的结构和化学计量降解的原位成像
  • 批准号:
    10740706
  • 财政年份:
    2023
  • 资助金额:
    --
  • 项目类别:
Structural characterization of APP family proteins
APP 家族蛋白的结构表征
  • 批准号:
    10648792
  • 财政年份:
    2023
  • 资助金额:
    --
  • 项目类别:
Development of Face-Processing Abilities in Infants: Structural and Functional Brain Changes
婴儿面部处理能力的发展:大脑结构和功能的变化
  • 批准号:
    10831164
  • 财政年份:
    2023
  • 资助金额:
    --
  • 项目类别:
Structural and functional basis of bacterial transcriptional regulation
细菌转录调控的结构和功能基础
  • 批准号:
    10712023
  • 财政年份:
    2023
  • 资助金额:
    --
  • 项目类别:
Structural and Functional Investigations on Cholesterol Signaling and Metabolism
胆固醇信号传导和代谢的结构和功能研究
  • 批准号:
    10623526
  • 财政年份:
    2023
  • 资助金额:
    --
  • 项目类别:
Structural and Functional Studies of lncRNAs in Gene Activation
lncRNA 在基因激活中的结构和功能研究
  • 批准号:
    10637407
  • 财政年份:
    2023
  • 资助金额:
    --
  • 项目类别:
Structural Analyses Core
结构分析核心
  • 批准号:
    10496283
  • 财政年份:
    2023
  • 资助金额:
    --
  • 项目类别:
Investigating the role of structural variation in hominin evolution.
研究结构变异在古人类进化中的作用。
  • 批准号:
    10464600
  • 财政年份:
    2022
  • 资助金额:
    --
  • 项目类别:
{{ showInfoDetail.title }}

作者:{{ showInfoDetail.author }}

知道了