蛋白质N末端甲基转移酶的结构及催化机制研究

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项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    31900865
  • 项目类别:
    青年科学基金项目
  • 资助金额:
    25.0万
  • 负责人:
  • 依托单位:
  • 学科分类:
    C0501.结构生物学
  • 结题年份:
    2022
  • 批准年份:
    2019
  • 项目状态:
    已结题
  • 起止时间:
    2020-01-01 至2022-12-31

项目摘要

Protein N-terminal methylation is a unique post-translational modification that plays essential roles in mitosis and protein synthesis. Protein N-terminal methylation is catalyzed by protein N-terminal methyltransferases. So far, only three N-terminal methyltransferases have been identified in human, referred to as NTMT1, NTMT2 and METTL13. We previously determined the crystal structures of NTMT1/2 in complex with substrates and SAH that have shed light on their catalytic mechanisms. The novel N-terminal methyltransferase METTL13 is recently discovered in human, its function homolog denoted Efm7 in yeast. METTL13-catalyzed eEF1A methylation enhances protein synthesis and promotes pancreatic and lung tumorigenesis. However, the molecular mechanism of methylation of eEF1A by METTL13 remains elusive. In order to unveil the molecular basis of substrate recognition and catalysis by METTL13/Efm7, we intend to employ X-ray crystallography to determinate the crystal structures of METTL13/Efm7 in ternary complex with substrate and cofactor. Structural observations combined with biochemical studies will reveal the residues that responsible for substrate recognition and catalytic activity, and delineate the catalytic mechanism of METTL13/Efm7. Our results will be crucial for the further understanding of the molecular mechanism behind METTL13-catalyzed eEF1A methylation, and also provide structural basis for the design of small-molecule inhibitors as well as facilitate the discovery and development of new anticancer drugs.
蛋白质N末端的甲基化是一类独特的翻译后修饰,在细胞分裂和蛋白质合成中发挥着重要的作用。目前在人源中只鉴定出三个能够催化这种修饰的蛋白质N末端甲基转移酶:NTMT1、NTMT2和METTL13。申请人之前的研究阐述了NTMT1和NTMT2的催化机制。最新鉴定的METTL13能够甲基化eEF1A,从而加速蛋白质的合成,促进胰腺癌和肺癌的发生。然而METTL13的催化机制还并不清楚。本项目拟利用结构生物学解析METTL13和其酵母中的同源蛋白Efm7分别与底物及甲基供体的三元复合物结构,并结合生物化学方法鉴定底物识别和酶活催化的关键位点,阐明它们的具体催化机制。本项目的研究结果对于深入理解METTL13介导的eEF1A甲基化调控蛋白质翻译的机制具有重要意义,也为进一步设计和筛选小分子抑制剂提供结构基础,并最终为抗癌药物的研发提供理论指导意义。

结项摘要

蛋白质N末端的甲基化是一类独特的蛋白质翻译后修饰,在原核生物和真核生物中普遍存在。这种修饰是通过蛋白质N末端甲基转移酶来催化完成的。蛋白质N末端甲基转移酶的不稳定调控与DNA修复缺陷、早衰、不育、癌症发生等密切相关。因此,对蛋白质N末端甲基转移酶催化机制的研究不仅有助于深入了解N末端甲基化的生理功能,也能够促进更多生理底物的鉴定,为进一步化学小分子抑制剂和临床药物的研发提供理论基础。本项目通过X-射线晶体学和生物化学等技术深入研究了METTL13和Efm7的结构和功能,揭示了两者底物识别的特异性和酶活的催化机制。在此基础上,进一步阐明了CDY家族蛋白及PHF1和PHF19识别组蛋白的甲基化修饰的分子机制。跟据CDY底物识别位点,设计合成了一个化学小分子抑制剂,能够特异性结合CDYL1/2,并解析了此小分子和CDYL2的复合物结构,阐明了此小分子对CDYL2的抑制机制。本项目的研究完善了人们对蛋白质甲基转移酶催化机制以及METTL13介导的甲基化调控蛋白质翻译机制的理解,而且进一步完善了不同甲基化组蛋白被识别的分子机制,为进一步设计并筛选小分子抑制剂调节METTL13及甲基化识别蛋白的功能提供分子基础,并最终为癌症的治疗提供理论指导意义。

项目成果

期刊论文数量(8)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(0)
Structural basis for histone variant H3tK27me3 recognition by PHF1 and PHF19
PHF1 和 PHF19 识别组蛋白变体 H3tK27me3 的结构基础
  • DOI:
    10.7554/elife.58675
  • 发表时间:
    2020-09-01
  • 期刊:
    ELIFE
  • 影响因子:
    7.7
  • 作者:
    Dong, Cheng;Nakagawa, Reiko;Min, Jinrong
  • 通讯作者:
    Min, Jinrong
CRL2(ZER1/ZYG11B) recognizes small N-terminal residues for degradation.
CRL2ZER1/ZYG11B 识别小的 N 端残基进行降解
  • DOI:
    10.1038/s41467-022-35169-6
  • 发表时间:
    2022-12-10
  • 期刊:
    NATURE COMMUNICATIONS
  • 影响因子:
    16.6
  • 作者:
    Li, Yao;Zhao, Yueling;Yan, Xiaojie;Ye, Chen;Weirich, Sara;Zhang, Bing;Wang, Xiaolu;Song, Lili;Jiang, Chenhao;Jeltsch, Albert;Dong, Cheng;Mi, Wenyi
  • 通讯作者:
    Mi, Wenyi
Structural insights into ORF10 recognition by ZYG11B.
ZYG11B 识别 ORF10 的结构见解
  • DOI:
    10.1016/j.bbrc.2022.05.069
  • 发表时间:
    2022-08-06
  • 期刊:
    BIOCHEMICAL AND BIOPHYSICAL RESEARCH COMMUNICATIONS
  • 影响因子:
    3.1
  • 作者:
    Zhang, Bing;Li, Yao;Feng, Qiqi;Song, Lili;Dong, Cheng;Yan, Xiaojie
  • 通讯作者:
    Yan, Xiaojie
C-terminal glutamine acts as a C-degron targeted by E3 ubiquitin ligase TRIM7.
C 末端谷氨酰胺充当 E3 泛素连接酶 TRIM7 靶向的 C 降解决定子
  • DOI:
    10.1073/pnas.2203218119
  • 发表时间:
    2022-07-26
  • 期刊:
    PROCEEDINGS OF THE NATIONAL ACADEMY OF SCIENCES OF THE UNITED STATES OF AMERICA
  • 影响因子:
    11.1
  • 作者:
    Ru, Yawei;Yan, Xiaojie;Zhang, Bing;Song, Lili;Feng, Qiqi;Ye, Chen;Zhou, Zhili;Yang, Zhenzhen;Li, Yao;Zhang, Zhenjian;Li, Qianqian;Mi, Wenyi;Dong, Cheng
  • 通讯作者:
    Dong, Cheng
Structure of AcrVIA2 and its binding mechanism to CRISPR-Cas13a
AcrVIA2的结构及其与CRISPR-Cas13a的结合机制
  • DOI:
    10.1016/j.bbrc.2022.04.091
  • 发表时间:
    2022
  • 期刊:
    Biochemical and Biophysical Research Communications
  • 影响因子:
    3.1
  • 作者:
    Guangyong Song;Xuzichao Li;Zhangzhao Wang;Cheng Dong;Xiangyang Xie;Xiaojie Yan
  • 通讯作者:
    Xiaojie Yan

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其他文献

重复荷载作用下粉性路基土累积塑性变形研究
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2014
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  • 影响因子:
    --
  • 作者:
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  • 通讯作者:
    邹静蓉
毛细透排水带排水性能试验研究
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2017
  • 期刊:
    铁道科学与工程学报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    董城;崔玉桥;郭一鹏;赵春彦
  • 通讯作者:
    赵春彦
排水钉工作机理的模型试验研究
  • DOI:
    10.19713/j.cnki.43-1423/u.2018.11.010
  • 发表时间:
    2018
  • 期刊:
    铁道科学与工程学报
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    --
  • 作者:
    崔玉桥;冷伍明;赵春彦;郭一鹏;董城
  • 通讯作者:
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一种新的动态回弹模量有限元实现方法
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    10.16285/j.rsm.2015.04.036
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  • 通讯作者:
    冷伍明
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  • DOI:
    10.16285/j.rsm.2017.s1.018
  • 发表时间:
    2017
  • 期刊:
    岩土力学
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    鲜少华;许英姿;姚海林;卢正;李志勇;董城
  • 通讯作者:
    董城

其他文献

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董城的其他基金

ATE1催化底物精氨酸化及其介导底物降解的分子机制
  • 批准号:
  • 批准年份:
    2022
  • 资助金额:
    54 万元
  • 项目类别:
    面上项目
ATE1催化底物精氨酸化及其介导底物降解的分子机制
  • 批准号:
    32271265
  • 批准年份:
    2022
  • 资助金额:
    54.00 万元
  • 项目类别:
    面上项目
E3泛素连接酶FEM1C识别底物的分子机制研究
  • 批准号:
  • 批准年份:
    2020
  • 资助金额:
    58 万元
  • 项目类别:
    面上项目

相似国自然基金

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  • 批准号:
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相似海外基金

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课题项目:调控A型流感病毒诱导IFN-β表达的机制研究

AI项目摘要:

本研究聚焦于TRIM2蛋白在A型流感病毒诱导的IFN-β表达中的调控机制。A型流感病毒是全球性健康问题,其感染可导致严重的呼吸道疾病。IFN-β作为关键的抗病毒因子,其表达水平对抗病毒防御至关重要。然而,TRIM2如何调控IFN-β的表达尚未明确。本研究假设TRIM2通过与病毒RNA或宿主因子相互作用,影响IFN-β的产生。我们将采用分子生物学、细胞生物学和免疫学方法,探索TRIM2与A型流感病毒诱导IFN-β表达的关系。预期结果将揭示TRIM2在抗病毒免疫反应中的作用,为开发新的抗病毒策略提供理论基础。该研究对理解宿主抗病毒机制具有重要科学意义,并可能对临床治疗流感病毒感染提供新的视角。

AI项目思路:

科学问题:TRIM2如何调控A型流感病毒诱导的IFN-β表达?
前期研究:已有研究表明TRIM2参与抗病毒反应,但其具体机制尚不明确。
研究创新点:本研究将深入探讨TRIM2在IFN-β表达中的直接作用机制。
技术路线:包括病毒学、分子生物学、细胞培养和免疫检测技术。
关键技术:TRIM2与病毒RNA的相互作用分析,IFN-β启动子活性检测。
实验模型:使用A型流感病毒感染的细胞模型进行研究。

AI技术路线图

        graph TD
          A[研究起始] --> B[文献回顾与假设提出]
          B --> C[实验设计与方法学准备]
          C --> D[A型流感病毒感染模型建立]
          D --> E[TRIM2与病毒RNA相互作用分析]
          E --> F[TRIM2对IFN-β启动子活性的影响]
          F --> G[IFN-β表达水平测定]
          G --> H[TRIM2功能丧失与获得研究]
          H --> I[数据收集与分析]
          I --> J[结果解释与科学验证]
          J --> K[研究结论与未来方向]
          K --> L[研究结束]
      
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