Single-transporter biochemistry: real-time observation of substrate transport and energy conversion of primary-active membrane transporters

单转运蛋白生物化学:实时观察初级活性膜转运蛋白的底物转运和能量转换

基本信息

项目摘要

Membrane transporters are prime targets for current and future pharmaceutical drugs due to their involvement in numerous cellular processes that cause human diseases, bacterial pathogenicity, drug resistance, and other medical phenomena. Whereas the identification and structural analysis of transporters has moved at great pace, there is still an urgent need to better understand transport mechanisms to enable the development of novel therapies, e.g., through the identification of inhibitors. Single-molecule-based approaches could facilitate a next breakthrough in mechanistic understanding of transporters via (simultaneous) real-time observation of transport, energy usage and structural changes. Although there have been recent advances into this direction, mainly in the investigations of ion channels by combining optical and electrophysiological methods, similar progress has not been made for active membrane transporters, which are not amenable to electrophysiology. The objectives of this proposal are to develop assays to monitor transport and energy conversion processes of single ATP-binding cassette transporters (ABC transporters) using fluorescent sensors in combination with protein and liposome markers. These novel experimental tools will provide direct access to initial transport rates, functional dynamics (on/off periods) or static heterogeneity of single transporters. The main goals of this project are:Aim 1) Development and characterization of fluorescent sensors for different ABC transporters to monitor substrate translocation, ATP hydrolysis and energy coupling. Aim 2) Establish single-transporter recordings for ABC transporters to observe functional dynamics over time or static differences between individual transporters. Importantly, the initial rates of transport will be accurately quantified via simultaneous liposome size characterization.Aim 3) Solve mechanistic questions with the developed assays. In detail, we will study the difference between bulk and single transporter experiments and characterize the impact of catalytic NBD mutations and different substrates on energy coupling efficiencies.
膜转运蛋白是当前和未来药物的主要靶点,因为它们参与了导致人类疾病、细菌致病、耐药性和其他医学现象的众多细胞过程。尽管转运蛋白的鉴定和结构分析进展很快,但仍迫切需要更好地了解转运机制,以便能够开发新的治疗方法,例如通过鉴定抑制剂。基于单分子的方法可以通过(同时)实时观察运输、能源使用和结构变化,促进对转运体的机械理解的下一次突破。尽管最近在这方面已经取得了一些进展,主要是通过光和电生理相结合的方法来研究离子通道,但对于不受电生理影响的活性膜转运体却没有取得类似的进展。这项建议的目标是开发监测单一的三磷酸腺苷结合盒转运体(ABC转运体)的运输和能量转换过程的分析方法,结合使用荧光传感器和蛋白质和脂质体标记。这些新颖的实验工具将提供对单个转运体的初始传输速率、功能动态(开/关期)或静态异质性的直接访问。本项目的主要目标是:1)开发和表征用于不同ABC转运蛋白的荧光传感器,以监测底物转运、ATP水解酶和能量耦合。目的2)建立ABC转运蛋白的单一转运体记录,以观察功能随时间的动态变化或单个转运体之间的静态差异。重要的是,最初的转运速率将通过同步的脂质体大小特征被准确地量化。目的3)用所开发的检测方法解决机制问题。具体来说,我们将研究散装和单一转运子实验之间的差异,并表征催化NBD突变和不同底物对能量耦合效率的影响。

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 }}

Professor Dr. Thorben Cordes其他文献

Professor Dr. Thorben Cordes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('Professor Dr. Thorben Cordes', 18)}}的其他基金

A Single-Molecule View of Initial Transcription
初始转录的单分子视图
  • 批准号:
    160709046
  • 财政年份:
    2009
  • 资助金额:
    --
  • 项目类别:
    Research Fellowships
Linker molecules convert commercial fluorophores into tailored functional probes during biolabeling: Synthesis, spectroscopic characterization and biophysical applications
连接分子在生物标记过程中将商业荧光团转化为定制的功能探针:合成、光谱表征和生物物理应用
  • 批准号:
    518284393
  • 财政年份:
  • 资助金额:
    --
  • 项目类别:
    Research Grants

相似国自然基金

小立碗藓转录因子PpTF66调控离子通道PpSOT1在盐胁迫应答中的作用机制
  • 批准号:
    31970658
  • 批准年份:
    2019
  • 资助金额:
    52.0 万元
  • 项目类别:
    面上项目
肺炎支原体外排泵ABC Transporter在大环内酯类耐药中的作用机制研究
  • 批准号:
    81672062
  • 批准年份:
    2016
  • 资助金额:
    25.0 万元
  • 项目类别:
    面上项目
PICK1对心脏局部交感神经递质的平衡调控机制研究
  • 批准号:
    31000472
  • 批准年份:
    2010
  • 资助金额:
    18.0 万元
  • 项目类别:
    青年科学基金项目
低氧诱导因子(HIF)以及氧化还原系统(redox)与肿瘤多药耐药(MDR)的相互作用
  • 批准号:
    31070750
  • 批准年份:
    2010
  • 资助金额:
    34.0 万元
  • 项目类别:
    面上项目
一个可能与水稻花粉发育相关的ABC transporter 基因的功能验证与分析
  • 批准号:
    30970274
  • 批准年份:
    2009
  • 资助金额:
    30.0 万元
  • 项目类别:
    面上项目

相似海外基金

Investigating the Role of SLC45A4 in GABA Metabolism
研究 SLC45A4 在 GABA 代谢中的作用
  • 批准号:
    10635402
  • 财政年份:
    2023
  • 资助金额:
    --
  • 项目类别:
Structural Insights into Leucine Transport for mTORC1 Activation
mTORC1 激活亮氨酸转运的结构见解
  • 批准号:
    10607075
  • 财政年份:
    2023
  • 资助金额:
    --
  • 项目类别:
Ribosome structure determination from Apicomplexan parasites
顶复门寄生虫的核糖体结构测定
  • 批准号:
    10726704
  • 财政年份:
    2023
  • 资助金额:
    --
  • 项目类别:
Investigation of Novel Drug Targets for Stimulant Use Disorder
兴奋剂使用障碍新药靶点的研究
  • 批准号:
    10610011
  • 财政年份:
    2023
  • 资助金额:
    --
  • 项目类别:
Sleep Disturbances During Cocaine Abstinence, Dopamine Adaptations, and Motivation for Cocaine
可卡因戒断期间的睡眠障碍、多巴胺适应和可卡因动机
  • 批准号:
    10681668
  • 财政年份:
    2023
  • 资助金额:
    --
  • 项目类别:
Post-transcriptional regulation by the YBX3 RNA-binding protein in skeletal muscle
骨骼肌中 YBX3 RNA 结合蛋白的转录后调节
  • 批准号:
    10439013
  • 财政年份:
    2022
  • 资助金额:
    --
  • 项目类别:
Efferocytosis meets endocytosis
胞吞作用遇上内吞作用
  • 批准号:
    10795494
  • 财政年份:
    2022
  • 资助金额:
    --
  • 项目类别:
Using Human iPSC Models to Determine the Mechanism of Inflammation-Induced Disruption of Dopamine Neurotransmission
使用人类 iPSC 模型确定炎症引起的多巴胺神经传递中断的机制
  • 批准号:
    10575155
  • 财政年份:
    2022
  • 资助金额:
    --
  • 项目类别:
Using Human iPSC Models to Determine the Mechanism of Inflammation-Induced Disruption of Dopamine Neurotransmission
使用人类 iPSC 模型确定炎症引起的多巴胺神经传递中断的机制
  • 批准号:
    10707196
  • 财政年份:
    2022
  • 资助金额:
    --
  • 项目类别:
Efferocytosis meets endocytosis
胞吞作用遇上内吞作用
  • 批准号:
    10673780
  • 财政年份:
    2022
  • 资助金额:
    --
  • 项目类别:
{{ showInfoDetail.title }}

作者:{{ showInfoDetail.author }}

知道了