Biological chemistry of heme-mediated peroxide signalling and heme trafficking
血红素介导的过氧化物信号传导和血红素运输的生物化学
基本信息
- 批准号:RGPIN-2018-05032
- 负责人:
- 金额:$ 5.76万
- 依托单位:
- 依托单位国家:加拿大
- 项目类别:Discovery Grants Program - Individual
- 财政年份:2022
- 资助国家:加拿大
- 起止时间:2022-01-01 至 2023-12-31
- 项目状态:已结题
- 来源:
- 关键词:
项目摘要
Heme in hemoglobin transports oxygen but when it associates with other proteins, it performs different functions. For example, we recently demonstrated that the heme in cytochrome c peroxidase (Ccp1) signals when levels of hydrogen peroxide (a reactive oxygen species) in yeast mitochondria become potentially harmful. This occurs as cells deplete the glucose in their medium and switch from fermentation to respiration, which produces hydrogen peroxide as a by-product. Serendipitously, we noticed that heme-free Ccp1 exits respiring mitochondria, which at the same time accelerate their decomposition of hydrogen peroxide with oxygen generation. This is indicative of catalase activity and we showed that the heme from Ccp1 is transferred to catalase, an enzyme that uses heme to rapidly decompose hydrogen peroxide. We also showed using mass spectrometry that hydrogen peroxide weakens heme binding to Ccp1 by oxidizing the protein but that the heme remains undamaged.Such peroxide-induced heme mobilization has not been reported before so we aim to find out in atomic detail how this occurs in Ccp1. We will prepare mutant forms of Ccp1 to test possible mechanisms as well as model the reaction using computational methods to identify species that might not be stable enough to be detected experimentally. In characterizing the oxidation of Ccp1, we noted that its heme is wired' to many surface residues. We think that these residues locate binding sites for antioxidants present in the cell that protect Ccp1 or for compounds that Ccp1 converts to bioactive metabolites. We will examine the roles of these wires in detail and we will test if specific wires can be turned off by mutating residues along them. Heme is made in mitochondria but how it is transported to the many heme-requiring proteins in the cell remains a mystery. Inspired by our discovery that Ccp1's heme is transferred to catalase, we used a proteomics approach to discover other proteins involved in heme trafficking to or from Ccp1. We identified several proteins of interest, and we will explore heme transfer between them using sophisticated microscopy techniques. A hallmark of our research program is our use of yeast as a living test tube to guide our experiments and to discover new chemistry. Importantly, yeast and human cells share common signalling pathways so we will create key knowledge on hydrogen peroxide signalling and heme trafficking in health and disease that will contribute to drug discovery.
血红蛋白中的血红素运输氧气,但当它与其他蛋白质结合时,它发挥不同的功能。例如,我们最近证明,当酵母线粒体中的过氧化氢(一种活性氧物种)水平变得潜在有害时,细胞色素c过氧化物酶(Ccp1)中的血红素发出信号。这发生在细胞耗尽其培养液中的葡萄糖并从发酵转换到呼吸作用时,呼吸作用产生副产品过氧化氢。我们偶然地注意到,不含血红素的Ccp1存在呼吸线粒体,线粒体同时加速了过氧化氢的分解和氧气的产生。这表明了过氧化氢酶的活性,我们发现Ccp1中的血红素转移到了过氧化氢酶上,过氧化氢酶是一种使用血红素快速分解过氧化氢的酶。我们还用质谱仪表明,过氧化氢通过氧化蛋白质来削弱血红素与Ccp1的结合,但血红素保持不变。这种由过氧化氢诱导的血红素动员以前从未报道过,所以我们的目标是从原子细节上找出这是如何发生在Ccp1中的。我们将准备Ccp1的突变形式来测试可能的机制,并使用计算方法对反应进行建模,以识别可能不够稳定而无法通过实验检测到的物种。在表征Ccp1的氧化时,我们注意到它的血红素与许多表面残基相连。我们认为这些残基定位于细胞中保护Ccp1的抗氧化剂的结合部位,或者是Ccp1转化为生物活性代谢物的化合物的结合部位。我们将详细研究这些导线的作用,并测试是否可以通过沿它们突变残基来关闭特定的导线。血红素是在线粒体中形成的,但它是如何运输到细胞中许多需要血红素的蛋白质中仍然是一个谜。受我们发现CCP1‘S血红素被转移到过氧化氢酶的启发,我们使用蛋白质组学的方法来发现与CCP1之间的血红素运输有关的其他蛋白质。我们鉴定了几种感兴趣的蛋白质,并将使用复杂的显微镜技术探索它们之间的血红素转移。我们研究计划的一个特点是我们使用酵母作为活的试管来指导我们的实验和发现新的化学物质。重要的是,酵母和人类细胞共享共同的信号通路,因此我们将创建有关过氧化氢信号和血红素贩运在健康和疾病方面的关键知识,这将有助于药物发现。
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 }}
English, Ann其他文献
English, Ann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('English, Ann', 18)}}的其他基金
Biological chemistry of heme-mediated peroxide signalling and heme trafficking
血红素介导的过氧化物信号传导和血红素运输的生物化学
- 批准号:
RGPIN-2018-05032 - 财政年份:2020
- 资助金额:
$ 5.76万 - 项目类别:
Discovery Grants Program - Individual
Biological chemistry of heme-mediated peroxide signalling and heme trafficking
血红素介导的过氧化物信号传导和血红素运输的生物化学
- 批准号:
RGPIN-2018-05032 - 财政年份:2019
- 资助金额:
$ 5.76万 - 项目类别:
Discovery Grants Program - Individual
Biological chemistry of heme-mediated peroxide signalling and heme trafficking
血红素介导的过氧化物信号传导和血红素运输的生物化学
- 批准号:
RGPIN-2018-05032 - 财政年份:2018
- 资助金额:
$ 5.76万 - 项目类别:
Discovery Grants Program - Individual
Mechanistic underpinnings of biological oxidative processes: Chemical, computational and genetic analysis of reactions between metalloproteins and redox signalling molecules
生物氧化过程的机制基础:金属蛋白和氧化还原信号分子之间反应的化学、计算和遗传分析
- 批准号:
1530-2013 - 财政年份:2017
- 资助金额:
$ 5.76万 - 项目类别:
Discovery Grants Program - Individual
Mechanistic underpinnings of biological oxidative processes: Chemical, computational and genetic analysis of reactions between metalloproteins and redox signalling molecules
生物氧化过程的机制基础:金属蛋白和氧化还原信号分子之间反应的化学、计算和遗传分析
- 批准号:
1530-2013 - 财政年份:2015
- 资助金额:
$ 5.76万 - 项目类别:
Discovery Grants Program - Individual
Mechanistic underpinnings of biological oxidative processes: Chemical, computational and genetic analysis of reactions between metalloproteins and redox signalling molecules
生物氧化过程的机制基础:金属蛋白和氧化还原信号分子之间反应的化学、计算和遗传分析
- 批准号:
1530-2013 - 财政年份:2014
- 资助金额:
$ 5.76万 - 项目类别:
Discovery Grants Program - Individual
Mechanistic underpinnings of biological oxidative processes: Chemical, computational and genetic analysis of reactions between metalloproteins and redox signalling molecules
生物氧化过程的机制基础:金属蛋白和氧化还原信号分子之间反应的化学、计算和遗传分析
- 批准号:
1530-2013 - 财政年份:2013
- 资助金额:
$ 5.76万 - 项目类别:
Discovery Grants Program - Individual
Biological redox chemistry underlying nitric oxide and hydrogen peroxide signaling
一氧化氮和过氧化氢信号传导的生物氧化还原化学
- 批准号:
1530-2007 - 财政年份:2011
- 资助金额:
$ 5.76万 - 项目类别:
Discovery Grants Program - Individual
Biological redox chemistry underlying nitric oxide and hydrogen peroxide signaling
一氧化氮和过氧化氢信号传导的生物氧化还原化学
- 批准号:
1530-2007 - 财政年份:2010
- 资助金额:
$ 5.76万 - 项目类别:
Discovery Grants Program - Individual
Biological redox chemistry underlying nitric oxide and hydrogen peroxide signaling
一氧化氮和过氧化氢信号传导的生物氧化还原化学
- 批准号:
1530-2007 - 财政年份:2009
- 资助金额:
$ 5.76万 - 项目类别:
Discovery Grants Program - Individual
相似国自然基金
SCIENCE CHINA Chemistry
- 批准号:21224001
- 批准年份:2012
- 资助金额:24.0 万元
- 项目类别:专项基金项目
接枝IKVAV多肽和NGF的水凝胶对神经干细胞分化影响及其机制的研究
- 批准号:51103112
- 批准年份:2011
- 资助金额:25.0 万元
- 项目类别:青年科学基金项目
新型二茂铁基四咪唑类大环配体的合成、表征及其金属配合物在非均相C-C偶联反应中的应用研究
- 批准号:21102132
- 批准年份:2011
- 资助金额:25.0 万元
- 项目类别:青年科学基金项目
Science China Chemistry
- 批准号:21024801
- 批准年份:2010
- 资助金额:24.0 万元
- 项目类别:专项基金项目
高温气化过程中煤灰矿物质演变规律的量子化学计算与实验研究
- 批准号:50906055
- 批准年份:2009
- 资助金额:20.0 万元
- 项目类别:青年科学基金项目
运用Linkage Chemistry合成新型聚合物缀合物和刷形共聚物
- 批准号:20974058
- 批准年份:2009
- 资助金额:12.0 万元
- 项目类别:面上项目
基于诱导ES细胞定向分化的化合物库构建和信号转导分子事件发现
- 批准号:90813026
- 批准年份:2008
- 资助金额:60.0 万元
- 项目类别:重大研究计划
新型亲水作用色谱分离材料制备及其应用
- 批准号:20775079
- 批准年份:2007
- 资助金额:27.0 万元
- 项目类别:面上项目
合成新的树枝状共轭大分子
- 批准号:20674049
- 批准年份:2006
- 资助金额:27.0 万元
- 项目类别:面上项目
计算化学E-SCIENCE研究与示范应用
- 批准号:90612016
- 批准年份:2006
- 资助金额:160.0 万元
- 项目类别:重大研究计划
相似海外基金
Mechanisms of novel biological nitrogen chemistries
新型生物氮化学机制
- 批准号:
10668474 - 财政年份:2022
- 资助金额:
$ 5.76万 - 项目类别:
Towards a quantum-mechanical understanding of proton-coupled electron transfer and transition metal reactivity in biological processes
对生物过程中质子耦合电子转移和过渡金属反应性的量子力学理解
- 批准号:
10386836 - 财政年份:2021
- 资助金额:
$ 5.76万 - 项目类别:
Biological chemistry of heme-mediated peroxide signalling and heme trafficking
血红素介导的过氧化物信号传导和血红素运输的生物化学
- 批准号:
RGPIN-2018-05032 - 财政年份:2020
- 资助金额:
$ 5.76万 - 项目类别:
Discovery Grants Program - Individual
A universal high-throughput platform to improve biological functions of small molecules
改善小分子生物学功能的通用高通量平台
- 批准号:
10668534 - 财政年份:2020
- 资助金额:
$ 5.76万 - 项目类别:
A universal high-throughput platform to improve biological functions of small molecules
改善小分子生物学功能的通用高通量平台
- 批准号:
10223388 - 财政年份:2020
- 资助金额:
$ 5.76万 - 项目类别:
A universal high-throughput platform to improve biological functions of small molecules
改善小分子生物学功能的通用高通量平台
- 批准号:
10620864 - 财政年份:2020
- 资助金额:
$ 5.76万 - 项目类别:
A universal high-throughput platform to improve biological functions of small molecules
改善小分子生物学功能的通用高通量平台
- 批准号:
10039410 - 财政年份:2020
- 资助金额:
$ 5.76万 - 项目类别:
Biological chemistry of heme-mediated peroxide signalling and heme trafficking
血红素介导的过氧化物信号传导和血红素运输的生物化学
- 批准号:
RGPIN-2018-05032 - 财政年份:2019
- 资助金额:
$ 5.76万 - 项目类别:
Discovery Grants Program - Individual
Biological chemistry of heme-mediated peroxide signalling and heme trafficking
血红素介导的过氧化物信号传导和血红素运输的生物化学
- 批准号:
RGPIN-2018-05032 - 财政年份:2018
- 资助金额:
$ 5.76万 - 项目类别:
Discovery Grants Program - Individual
Biological Spectroscopy and Crystallography Using an X-ray Free Electron Laser
使用 X 射线自由电子激光进行生物光谱学和晶体学
- 批准号:
10246411 - 财政年份:2014
- 资助金额:
$ 5.76万 - 项目类别: