Mechanisms of Viral DNA Packaging
病毒 DNA 包装机制
基本信息
- 批准号:7088743
- 负责人:
- 金额:$ 53.97万
- 依托单位:
- 依托单位国家:美国
- 项目类别:
- 财政年份:2004
- 资助国家:美国
- 起止时间:2004-07-01 至 2008-06-30
- 项目状态:已结题
- 来源:
- 关键词:X ray crystallographybacterial virusbacteriophage lambdachemical kineticsconformationcryoelectron microscopyfluorescence microscopyfluorescence polarizationfluorescence resonance energy transferintracellular transportionic bondnanotechnologyvirus DNAvirus geneticsvirus infection mechanismvirus replication
项目摘要
DESCRIPTION (provided by applicant): In many viruses, an empty "prohead" is assembled and subsequently filled with DNA by the action of an ATP-dependent portal motor. DNA packaging occurs in many phages, herpesviruses, adenoviruses and poxviruses, and is one of the least understood steps in viral replication. In this remarkable process, the DNA s compacted to near-crystalline density--overcoming energetic penalties due to electrostatic repulsion, DNA bending stiffness, and entropy. A single molecule optical tweezers assay has enabled real time measurement of phage phi29 packaging and shows that the motor exerts forces of up to 60 pN on the DNA, making it one of the strongest molecular motors. DNA packaging in phi29 will be further studied using optical tweezers to determine the fundamental chemical and mechanical steps that generate motor movement, the biochemical kinetics of motor operation, and the nature of the motor-DNA interaction. Biochemical and structural studies suggest that the packaging machine may represent a new class of rotary motors. State-of-the- art single-molecule fluorescence and spectroscopy techniques will be developed to track conformational changes in the motor and test the rotary motor hypothesis. Application of new theoretical and mathematical modeling techniques will yield further insights. Results of biophysical measurements will be integrated with structure determination by X-ray crystallography and cryo-electron microscopy (from established collaborations) and used to guide the development of models. Single molecule studies of phage lambda DNA packaging will test the universality of packaging motors. Knowledge of the motor mechanism will aid the development of anti-viral drugs and yield insights into other DNA translocating enzymes such as polymerases helicases, recombination factors, and chromatin assembly factors. These studies will shed light on fundamental principles of protein-nucleic acid and protein-protein interactions, macromolecular self-assembly and conformational change, and mechanochemical energy transduction.
描述(由申请人提供):在许多病毒中,由ATP依赖的门户电动机的作用组装了一个空的“ Prohead”,然后用DNA填充DNA。 DNA包装发生在许多噬菌体,疱疹病毒,腺病毒和痘病毒中,并且是病毒复制中最不理知识的步骤之一。在这个非凡的过程中,DNA S压缩至近乎结晶的密度 - 由于静电排斥,DNA弯曲刚度和熵而导致的能量惩罚。单个分子光晶型测定法实现了噬菌体PHI29包装的实时测量,并表明该电动机在DNA上施加高达60 pn的力,使其成为最强的分子电机之一。 PHI29中的DNA包装将使用光学镊子进一步研究,以确定产生运动运动的基本化学和机械步骤,运动操作的生化动力学以及电动机-DNA相互作用的性质。生化和结构研究表明,包装机可以代表一类新的旋转电机。将开发最先进的单分子荧光和光谱技术来跟踪电动机的构象变化并测试旋转运动假设。新的理论和数学建模技术的应用将产生进一步的见解。生物物理测量结果将与X射线晶体学和冷冻电子显微镜(来自已建立的协作)的结构确定相结合,并用于指导模型的开发。噬菌体Lambda DNA包装的单分子研究将测试包装电机的通用性。对运动机制的了解将有助于开发抗病毒药物,并将洞察力带入其他DNA易位酶,例如聚合酶酶解旋酶,重组因子和染色质组装因子。这些研究将揭示蛋白质核酸和蛋白质 - 蛋白质相互作用,大分子自组装和构象变化以及机械能能转导的基本原理。
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)
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