Structure and function of the monotopic phosphoglycosyl transferase superfamily: Initiators of biosynthesis of complex bacterial glycoconjugates

单位磷酸糖基转移酶超家族的结构和功能:复杂细菌糖复合物生物合成的引发剂

基本信息

  • 批准号:
    10581847
  • 负责人:
  • 金额:
    $ 18.51万
  • 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:
    2019-02-01 至 2024-07-31
  • 项目状态:
    已结题

项目摘要

Complex glycoconjugates play a pivotal role in bacterial survival, colonization and virulence and contribute to the interactions between symbiotic and pathogenic bacteria and their human hosts. An important mechanism for the assembly of these structures is initiated on the cytoplasmic face of cell membranes, catalyzed by polyprenol phosphate (PrenP) phosphoglycosyl transferases (PGTs). PGTs transfer a C1’- phosphosugar from a soluble nucleoside diphosphate (NDP) activated donor to a PrenP acceptor, yielding a membrane-bound polyprenol diphosphosugar. Our studies focus on a PGT superfamily with a monotopic membrane topology (monoPGTs) for which, until our recent studies, there has been only limited structural and mechanistic information. These enzymes differ from the well-known polytopic PGTs (polyPGTs), which bear many membrane-spanning sequences. Biochemical studies and the structure of Campylobacter concisus PglC, show that the monoPGTs include a reentrant membrane helix (RMH) that penetrates only one leaflet of the bilayer, then re-emerges. This program will pursue synergistic biochemical, bioinformatic, structural and chemical biology studies of the monoPGTs. In Aim 1 structures will be determined via X-ray crystallography with detergent-solubilized protein and, in a membrane environment, by solubilization into lipid nanoparticles and crystallization in the lipidic cubic phase. Cryo-EM in lipid nanoparticles will also be pursued for members of optimal size. Together with substrate and inhibitor liganded structures and activity analysis, we will elucidate the specificity determinants of newly-identified monoPGTs and provide information on their function in the glycoconjugate biosynthetic pathways of various pathogens. In Aim 2, the model that binding of the UDP-sugar substrate triggers the movement of a soluble loop to complete substrate-binding determinants and close the active site for catalysis, will be tested using cross-linking and fluorescence-based approaches in detergent-solubilized and model membrane environments. To provide complementary insight into the binding of the membrane-resident PrenP substrate, the RMH sequences will be analyzed via informatics. This information will be used to develop hidden Markov models to identify RMH segments within the monotopic PGT superfamily and used to predict RMHs in unrelated proteins families across the proteome. Aim 3 will develop nucleoside analogs that will serve as inhibitors and activity-based protein profiling probes of the monotopic PGT superfamily. This analysis will define the contribution of ligand moieties to binding and identify new PGTs and their significance in bacterial metabolism and host infection. Ultimately, the identified proteins can act as targets for the development of new antibacterial and antivirulence agents. Overall, this in-depth study of the structures and binding landscape of the monoPGT superfamily and design of biological probes will establish the fundamental knowledge and tools needed for validating and intervening in the action of potential therapeutic targets.
复杂的糖缀合物在细菌的存活、定殖和毒力中起关键作用,并且有助于细菌的存活、定殖和毒力。 共生和致病细菌与人类宿主之间的相互作用。一个重要 这些结构的组装机制起始于细胞膜的细胞质表面, 由磷酸聚戊烯醇(PrenP)磷酸糖基转移酶(PGTs)催化。PGTs转移C1 '- 磷酸糖从可溶性核苷二磷酸(NDP)激活的供体到PrenP受体,产生 一种膜结合的聚戊烯醇二磷酸糖。我们的研究集中在一个PGT超家族, 膜拓扑结构(monoPGTs),直到我们最近的研究,只有有限的结构 机械信息。这些酶不同于众所周知的多位PGTs(polyPGTs),其 具有许多跨膜序列。弯曲杆菌的生化研究和结构 concisus PglC,表明monoPGTs包括一个只穿透 双层的一个小叶,然后重新出现。该计划将追求协同生物化学,生物信息学, monoPGTs的结构和化学生物学研究。在目标1中,将通过X射线确定结构 用洗涤剂溶解的蛋白质进行晶体学分析,并在膜环境中,通过溶解到 脂质纳米颗粒和在无规立方相中结晶。脂质纳米颗粒中的Cryo-EM也将被 追求最佳规模的成员。连同底物和抑制剂配体结构和活性 分析,我们将阐明新确定的monoPGTs的特异性决定因素,并提供 关于它们在各种病原体的糖缀合物生物合成途径中的功能的信息。在目标2中, UDP-糖底物的结合触发可溶性环的运动以完成 底物结合决定簇和关闭催化活性位点,将使用交联和 基于荧光的方法在洗涤剂溶解和模型膜环境。提供 互补的洞察力结合的膜居民PrenP底物,RMH序列 将通过信息学进行分析。这些信息将用于开发隐马尔可夫模型,以识别 单调PGT超家族中的RMH片段,用于预测不相关蛋白质中的RMH 蛋白质组中的家族。Aim 3将开发核苷类似物作为抑制剂, 基于活性的蛋白质分析探针的单调PGT超家族。该分析将定义 配体部分对结合和鉴定新PGTs的贡献及其在细菌中的意义 代谢和宿主感染。最终,所鉴定的蛋白质可以作为发展的靶点, 新的抗菌剂和抗病毒剂。总的来说,本文深入研究了 monoPGT超家族的景观和生物探针的设计将建立基本的 验证和干预潜在治疗靶点作用所需的知识和工具。

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 }}

Karen N. Allen其他文献

Synergistic computational and experimental studies of a phosphoglycosyl transferase membrane/ligand ensemble
磷酸糖基转移酶膜/配体整体的协同计算和实验研究
  • DOI:
    10.1101/2023.05.07.539694
  • 发表时间:
    2023
  • 期刊:
  • 影响因子:
    0
  • 作者:
    Ayan Majumder;N. Vuksanovic;Leah C. Ray;Hannah M. Bernstein;Karen N. Allen;B. Imperiali;J. Straub
  • 通讯作者:
    J. Straub
Conservation and Covariance in Monotopic Phosphoglycosyltransferases Identifies the Functional Catalytic Core
单位磷酸糖基转移酶的守恒性和协变性确定了功能催化核心
  • DOI:
  • 发表时间:
    2015
  • 期刊:
  • 影响因子:
    0
  • 作者:
    V. Lukose;Lingqi Luo;D. Kozakov;S. Vajda;Karen N. Allen;B. Imperiali
  • 通讯作者:
    B. Imperiali
The structural enzymology of proton-transfer reactions
质子转移反应的结构酶学
  • DOI:
  • 发表时间:
    1993
  • 期刊:
  • 影响因子:
    0
  • 作者:
    G. Petsko;D. Ringe;Karen N. Allen;A. Lavie;Eva Gerhart;J. Clifton;M. Hasson;S. Fujita;S. Sugio;X. Xhang;R. C. Davenport;E. Lolis;D. Neidhart;G. L. Kenyon;J. Gerlt;J. Knowles;P. Bash;M. Karplus
  • 通讯作者:
    M. Karplus
Aspirin — now we can see it
阿司匹林——现在我们可以看到它
  • DOI:
  • 发表时间:
    1995
  • 期刊:
  • 影响因子:
    0
  • 作者:
    Karen N. Allen
  • 通讯作者:
    Karen N. Allen
Expanding the viewpoint: Leveraging sequence information in enzymology
拓展观点:在酶学中利用序列信息
  • DOI:
    10.1016/j.cbpa.2022.102246
  • 发表时间:
    2023-02-01
  • 期刊:
  • 影响因子:
    6.100
  • 作者:
    Hayley L. Knox;Karen N. Allen
  • 通讯作者:
    Karen N. Allen

Karen N. Allen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('Karen N. Allen', 18)}}的其他基金

Acquisition of a Single Crystal X-ray Diffraction System for Macromolecular and Small Molecule Crytsallography
用于大分子和小分子晶体学的单晶 X 射线衍射系统的获取
  • 批准号:
    10177052
  • 财政年份:
    2021
  • 资助金额:
    $ 18.51万
  • 项目类别:
Structure and function of the monotopic phosphoglycosyl transferase superfamily: Initiators of biosynthesis of complex bacterial glycoconjugates
单位磷酸糖基转移酶超家族的结构和功能:复杂细菌糖复合物生物合成的引发剂
  • 批准号:
    10663275
  • 财政年份:
    2019
  • 资助金额:
    $ 18.51万
  • 项目类别:
Structure and function of the monotopic phosphoglycosyl transferase superfamily: Initiators of biosynthesis of complex bacterial glycoconjugates
单位磷酸糖基转移酶超家族的结构和功能:复杂细菌糖复合物生物合成的引发剂
  • 批准号:
    10316789
  • 财政年份:
    2019
  • 资助金额:
    $ 18.51万
  • 项目类别:
Structure and function of the monotopic phosphoglycosyl transferase superfamily: Initiators of biosynthesis of complex bacterial glycoconjugates
单位磷酸糖基转移酶超家族的结构和功能:复杂细菌糖复合物生物合成的引发剂
  • 批准号:
    10447209
  • 财政年份:
    2019
  • 资助金额:
    $ 18.51万
  • 项目类别:
Trehalose-6-phosphate phosphatase inhibitors as anti-helminthics
海藻糖-6-磷酸磷酸酶抑制剂作为抗蠕虫药
  • 批准号:
    9222517
  • 财政年份:
    2016
  • 资助金额:
    $ 18.51万
  • 项目类别:
Trehalose-6-phosphate phosphatase: a target for anti-onchocerciasis therapeutics
海藻糖-6-磷酸磷酸酶:抗盘尾丝虫病治疗的靶点
  • 批准号:
    8427651
  • 财政年份:
    2013
  • 资助金额:
    $ 18.51万
  • 项目类别:
Trehalose-6-phosphate phosphatase: a target for anti-onchocerciasis therapeutics
海藻糖-6-磷酸磷酸酶:抗盘尾丝虫病治疗的靶点
  • 批准号:
    8606399
  • 财政年份:
    2013
  • 资助金额:
    $ 18.51万
  • 项目类别:
Structure and Function of HAD Phosphatase Partners Dullard and Lipin
HAD 磷酸酶伙伴 Dullard 和 Lipin 的结构和功能
  • 批准号:
    8373199
  • 财政年份:
    2012
  • 资助金额:
    $ 18.51万
  • 项目类别:
Structure and Function of HAD Phosphatase Partners Dullard and Lipin
HAD 磷酸酶伙伴 Dullard 和 Lipin 的结构和功能
  • 批准号:
    8534790
  • 财政年份:
    2012
  • 资助金额:
    $ 18.51万
  • 项目类别:
Structure and Function of HAD Phosphatase Partners Dullard and Lipin
HAD 磷酸酶伙伴 Dullard 和 Lipin 的结构和功能
  • 批准号:
    8668084
  • 财政年份:
    2012
  • 资助金额:
    $ 18.51万
  • 项目类别:

相似海外基金

Bone-Adipose Interactions During Skeletal Anabolism
骨骼合成代谢过程中骨-脂肪相互作用
  • 批准号:
    10590611
  • 财政年份:
    2022
  • 资助金额:
    $ 18.51万
  • 项目类别:
Bone-Adipose Interactions During Skeletal Anabolism
骨骼合成代谢过程中的骨-脂肪相互作用
  • 批准号:
    10706006
  • 财政年份:
    2022
  • 资助金额:
    $ 18.51万
  • 项目类别:
Bone-Adipose Interactions During Skeletal Anabolism
骨骼合成代谢过程中骨-脂肪相互作用
  • 批准号:
    10368975
  • 财政年份:
    2021
  • 资助金额:
    $ 18.51万
  • 项目类别:
BCCMA: Foundational Research to Act Upon and Resist Conditions Unfavorable to Bone (FRACTURE CURB): Combined long-acting PTH and calcimimetics actions on skeletal anabolism
BCCMA:针对和抵抗不利于骨骼的条件的基础研究(遏制骨折):长效 PTH 和拟钙剂联合作用对骨骼合成代谢的作用
  • 批准号:
    10365254
  • 财政年份:
    2021
  • 资助金额:
    $ 18.51万
  • 项目类别:
Bone-Adipose Interactions During Skeletal Anabolism
骨骼合成代谢过程中骨-脂肪相互作用
  • 批准号:
    10202896
  • 财政年份:
    2021
  • 资助金额:
    $ 18.51万
  • 项目类别:
BCCMA: Foundational Research to Act Upon and Resist Conditions Unfavorable to Bone (FRACTURE CURB): Combined long-acting PTH and calcimimetics actions on skeletal anabolism
BCCMA:针对和抵抗不利于骨骼的条件的基础研究(遏制骨折):长效 PTH 和拟钙剂联合作用对骨骼合成代谢的作用
  • 批准号:
    10531570
  • 财政年份:
    2021
  • 资助金额:
    $ 18.51万
  • 项目类别:
Dissecting molecular mechanisms implicated in age- and osteoarthritis-related decline in anabolism in articular cartilage
剖析与年龄和骨关节炎相关的关节软骨合成代谢下降有关的分子机制
  • 批准号:
    10541847
  • 财政年份:
    2019
  • 资助金额:
    $ 18.51万
  • 项目类别:
Dissecting molecular mechanisms implicated in age- and osteoarthritis-related decline in anabolism in articular cartilage
剖析与年龄和骨关节炎相关的关节软骨合成代谢下降有关的分子机制
  • 批准号:
    10319573
  • 财政年份:
    2019
  • 资助金额:
    $ 18.51万
  • 项目类别:
Dissecting molecular mechanisms implicated in age- and osteoarthritis-related decline in anabolism in articular cartilage
剖析与年龄和骨关节炎相关的关节软骨合成代谢下降有关的分子机制
  • 批准号:
    10062790
  • 财政年份:
    2019
  • 资助金额:
    $ 18.51万
  • 项目类别:
Promotion of NAD+ anabolism to promote lifespan
促进NAD合成代谢以延长寿命
  • 批准号:
    DE170100628
  • 财政年份:
    2017
  • 资助金额:
    $ 18.51万
  • 项目类别:
    Discovery Early Career Researcher Award
{{ showInfoDetail.title }}

作者:{{ showInfoDetail.author }}

知道了