Enabling physical stimuli in the study of structural dynamics: The sensory ion channels

在结构动力学研究中启用物理刺激:感觉离子通道

基本信息

  • 批准号:
    10681320
  • 负责人:
  • 金额:
    $ 118.65万
  • 依托单位:
  • 依托单位国家:
    美国
  • 项目类别:
  • 财政年份:
    2019
  • 资助国家:
    美国
  • 起止时间:
    2019-09-30 至 2024-07-31
  • 项目状态:
    已结题

项目摘要

Simon Scheuring, Weill Cornell Medicine Scientific Area : 6 MCB : Molecular and Cellular Biology / 5 IE : Instrumentation and Engineering Project Summary/Abstract (30 lines of text): In the recent years, we have seen tremendous progress in structural biology owing to breakthroughs in 3D- crystallization methodology for X-ray diffraction and improved particle classification algorithms and the development of direct electron detection for cryo-EM. As a result, membrane protein structure resolution is now rather routine and progresses at a pace of almost 2 structures per week. To complement structures, technologies like FRET, EPR and HDX give invaluable insights into the range of dynamics and kinetics of conformational states. All experimental structural and dynamical techniques have however a blind spot: they are poorly adapted to analyze proteins in response to physical stimuli such as force, temperature and voltage. This is particularly regrettable for the case of sensory ion channels that process these physical stimuli, because they are involved in some of the most crucial physiological functions and are implicated in various pathologies. Another technique that is powerful to assess conformational dynamics is high-speed atomic force microscopy (HS-AFM), this approach has two significant advantages: (i) it is also a structural technique, meaning that it provides real-space real-time movies of molecules, and (ii) it operates under physiological and changeable conditions. Thus, the first advantage allows to characterize the structure and conformational changes of the channels at ~1nm lateral, ~0.1nm vertical and ~100ms temporal resolution. While the second advantage opens the experimental tool to the application of external stimuli, (bio)chemical and also, importantly, physical stimuli. In this project, we will develop novel extensions to HS- AFM to take movies of the conformational response of sensory channels to such physical cues. We will expose mechano-sensitive Piezo channels to force, temperature-sensitive TRPV channels to temperature- sweeps, and voltage-gated K+ channels to the direct application of transmembrane voltage, and image the structural changes of these proteins in response to such stimuli. This project will, on the one hand push the limits of HS-AFM technologically and create novel operational modalities of it and such further establish this rather new technology for a wide range of structure-function application in biomedical research, and on the other hand be transformative for the structural biology of sensory ion channels by providing insights into long-standing questions how these biological machines transform such physical stimuli into coordinated conformational dynamics that ultimately lead to channel gating.
Simon Scheuring,Weill Cornell医学 科学领域:6 MCB:分子和细胞生物学/ 5 IE:仪器和工程 项目摘要/摘要(30行文本): 近年来,由于3D技术的突破,我们看到了结构生物学的巨大进步, X射线衍射的结晶方法和改进的颗粒分类算法, 低温电镜直接电子检测的发展。因此,膜蛋白结构分辨率是 现在相当常规,并以每周近2个结构的速度进展。为了补充结构, 技术,如FRET,EPR和HDX提供了宝贵的洞察力的动态和动力学的范围, 构象状态然而,所有的实验结构和动力学技术都有一个盲点: 它们不太适合于分析响应于物理刺激如力、温度和温度的蛋白质。 电压.这对于处理这些物理信号的感觉离子通道来说尤其令人遗憾。 刺激,因为它们参与了一些最重要的生理功能,并与 各种病理。另一种有效评估构象动力学的技术是高速电泳。 原子力显微镜(HS-AFM),这种方法有两个显著的优点:(i)它也是一种结构 技术,这意味着它提供了分子的实时空间实时电影,以及(ii)它在 生理和多变的条件。因此,第一个优点允许表征结构, 在~ 1 nm横向、~0.1nm纵向和~ 100 ms时间分辨率下观察通道的构象变化。 虽然第二个优点使实验工具对外部刺激的应用开放, (生物)化学的,重要的是,物理刺激。在这个项目中,我们将开发新的扩展HS- 原子力显微镜拍摄感觉通道对这些物理线索的构象反应的电影。我们将 将机械敏感的压电通道暴露于力,将温度敏感的TRPV通道暴露于温度- 扫描,电压门控K+通道直接施加跨膜电压,并成像 这些蛋白质的结构变化响应于这样的刺激。该项目将一方面推动 HS-AFM技术上的局限性,并创造了新的操作模式,从而进一步确立了这一点。 在生物医学研究中广泛的结构-功能应用的相当新的技术, 另一方面,通过提供以下见解, 这些生物机器如何将这种物理刺激转化为协调的 最终导致通道门控的构象动力学。

项目成果

期刊论文数量(15)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(0)
Nanodissected elastically loaded clathrin lattices relax to increased curvature.
  • DOI:
    10.1126/sciadv.abg9934
  • 发表时间:
    2021-08
  • 期刊:
  • 影响因子:
    13.6
  • 作者:
    Tagiltsev G;Haselwandter CA;Scheuring S
  • 通讯作者:
    Scheuring S
Perforin-2 clockwise hand-over-hand pre-pore to pore transition mechanism.
  • DOI:
    10.1038/s41467-022-32757-4
  • 发表时间:
    2022-08-26
  • 期刊:
  • 影响因子:
    16.6
  • 作者:
  • 通讯作者:
Forces and energetics of the canonical tetrameric cation channel gating.
规范四聚体阳离子通道门控的力和能量学。
Membrane-mediated protein interactions drive membrane protein organization.
  • DOI:
    10.1038/s41467-022-35202-8
  • 发表时间:
    2022-11-30
  • 期刊:
  • 影响因子:
    16.6
  • 作者:
    Jiang, Yining;Thienpont, Batiste;Sapuru, Vinay;Hite, Richard K.;Dittman, Jeremy S.;Sturgis, James N.;Scheuring, Simon
  • 通讯作者:
    Scheuring, Simon
Snf7 spirals sense and alter membrane curvature.
  • DOI:
    10.1038/s41467-022-29850-z
  • 发表时间:
    2022-04-21
  • 期刊:
  • 影响因子:
    16.6
  • 作者:
  • 通讯作者:
{{ 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 }}

Simon Scheuring其他文献

Simon Scheuring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('Simon Scheuring', 18)}}的其他基金

Functional dynamics of glutamate transporters probed by high-speed atomic force microscopy with micro- to millisecond time resolution
通过微秒至毫秒时间分辨率的高速原子力显微镜探测谷氨酸转运蛋白的功能动力学
  • 批准号:
    10471928
  • 财政年份:
    2019
  • 资助金额:
    $ 118.65万
  • 项目类别:
Enabling physical stimuli in the study of structural dynamics: The sensory ion channels
在结构动力学研究中启用物理刺激:感觉离子通道
  • 批准号:
    10442739
  • 财政年份:
    2019
  • 资助金额:
    $ 118.65万
  • 项目类别:
Functional dynamics of glutamate transporters probed by high-speed atomic force microscopy with micro- to millisecond time resolution
通过微秒至毫秒时间分辨率的高速原子力显微镜探测谷氨酸转运蛋白的功能动力学
  • 批准号:
    10667555
  • 财政年份:
    2019
  • 资助金额:
    $ 118.65万
  • 项目类别:
Functional dynamics of glutamate transporters probed by high-speed atomic force microscopy with micro- to millisecond time resolution
通过微秒至毫秒时间分辨率的高速原子力显微镜探测谷氨酸转运蛋白的功能动力学
  • 批准号:
    10240704
  • 财政年份:
    2019
  • 资助金额:
    $ 118.65万
  • 项目类别:
Functional dynamics of glutamate transporters probed by high-speed atomic force microscopy with micro- to millisecond time resolution
通过微秒至毫秒时间分辨率的高速原子力显微镜探测谷氨酸转运蛋白的功能动力学
  • 批准号:
    10023957
  • 财政年份:
    2019
  • 资助金额:
    $ 118.65万
  • 项目类别:
Enabling physical stimuli in the study of structural dynamics: The sensory ion channels
在结构动力学研究中启用物理刺激:感觉离子通道
  • 批准号:
    10221608
  • 财政年份:
    2019
  • 资助金额:
    $ 118.65万
  • 项目类别:

相似国自然基金

层出镰刀菌氮代谢调控因子AreA 介导伏马菌素 FB1 生物合成的作用机理
  • 批准号:
    2021JJ40433
  • 批准年份:
    2021
  • 资助金额:
    0.0 万元
  • 项目类别:
    省市级项目
寄主诱导梢腐病菌AreA和CYP51基因沉默增强甘蔗抗病性机制解析
  • 批准号:
    32001603
  • 批准年份:
    2020
  • 资助金额:
    24.0 万元
  • 项目类别:
    青年科学基金项目
AREA国际经济模型的移植.改进和应用
  • 批准号:
    18870435
  • 批准年份:
    1988
  • 资助金额:
    2.0 万元
  • 项目类别:
    面上项目

相似海外基金

Onboarding Rural Area Mathematics and Physical Science Scholars
农村地区数学和物理科学学者的入职
  • 批准号:
    2322614
  • 财政年份:
    2024
  • 资助金额:
    $ 118.65万
  • 项目类别:
    Standard Grant
TRACK-UK: Synthesized Census and Small Area Statistics for Transport and Energy
TRACK-UK:交通和能源综合人口普查和小区域统计
  • 批准号:
    ES/Z50290X/1
  • 财政年份:
    2024
  • 资助金额:
    $ 118.65万
  • 项目类别:
    Research Grant
Wide-area low-cost sustainable ocean temperature and velocity structure extraction using distributed fibre optic sensing within legacy seafloor cables
使用传统海底电缆中的分布式光纤传感进行广域低成本可持续海洋温度和速度结构提取
  • 批准号:
    NE/Y003365/1
  • 财政年份:
    2024
  • 资助金额:
    $ 118.65万
  • 项目类别:
    Research Grant
Point-scanning confocal with area detector
点扫描共焦与区域检测器
  • 批准号:
    534092360
  • 财政年份:
    2024
  • 资助金额:
    $ 118.65万
  • 项目类别:
    Major Research Instrumentation
Collaborative Research: Scalable Manufacturing of Large-Area Thin Films of Metal-Organic Frameworks for Separations Applications
合作研究:用于分离应用的大面积金属有机框架薄膜的可扩展制造
  • 批准号:
    2326714
  • 财政年份:
    2024
  • 资助金额:
    $ 118.65万
  • 项目类别:
    Standard Grant
Collaborative Research: Scalable Manufacturing of Large-Area Thin Films of Metal-Organic Frameworks for Separations Applications
合作研究:用于分离应用的大面积金属有机框架薄膜的可扩展制造
  • 批准号:
    2326713
  • 财政年份:
    2024
  • 资助金额:
    $ 118.65万
  • 项目类别:
    Standard Grant
Unlicensed Low-Power Wide Area Networks for Location-based Services
用于基于位置的服务的免许可低功耗广域网
  • 批准号:
    24K20765
  • 财政年份:
    2024
  • 资助金额:
    $ 118.65万
  • 项目类别:
    Grant-in-Aid for Early-Career Scientists
RAPID: Collaborative Research: Multifaceted Data Collection on the Aftermath of the March 26, 2024 Francis Scott Key Bridge Collapse in the DC-Maryland-Virginia Area
RAPID:协作研究:2024 年 3 月 26 日 DC-马里兰-弗吉尼亚地区 Francis Scott Key 大桥倒塌事故后果的多方面数据收集
  • 批准号:
    2427233
  • 财政年份:
    2024
  • 资助金额:
    $ 118.65万
  • 项目类别:
    Standard Grant
RAPID: Collaborative Research: Multifaceted Data Collection on the Aftermath of the March 26, 2024 Francis Scott Key Bridge Collapse in the DC-Maryland-Virginia Area
RAPID:协作研究:2024 年 3 月 26 日 DC-马里兰-弗吉尼亚地区 Francis Scott Key 大桥倒塌事故后果的多方面数据收集
  • 批准号:
    2427232
  • 财政年份:
    2024
  • 资助金额:
    $ 118.65万
  • 项目类别:
    Standard Grant
RAPID: Collaborative Research: Multifaceted Data Collection on the Aftermath of the March 26, 2024 Francis Scott Key Bridge Collapse in the DC-Maryland-Virginia Area
RAPID:协作研究:2024 年 3 月 26 日 DC-马里兰-弗吉尼亚地区 Francis Scott Key 大桥倒塌事故后果的多方面数据收集
  • 批准号:
    2427231
  • 财政年份:
    2024
  • 资助金额:
    $ 118.65万
  • 项目类别:
    Standard Grant
{{ showInfoDetail.title }}

作者:{{ showInfoDetail.author }}

知道了