时间分辨共振拉曼光谱用于光感蛋白SRII/HtrII复合物的弱相互作用研究

结题报告
项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号：
    21473161
  • 项目类别：
    面上项目
  • 资助金额：
    90.0万
  • 负责人：
    王惠钢
  • 依托单位：
    浙江理工大学
  • 学科分类：
    B0304.化学动力学
  • 结题年份：
    2018
  • 批准年份：
    2014
  • 项目状态：
    已结题
  • 起止时间：
    2015-01-01 至2018-12-31

项目摘要

The motivations for this proposal is to better understand the photo-induced signal transduction and the consequent structure changes around the hydrogen bonding and the other weak interactions. Holding this popurse, our investigations will carried out on the study of photo-induced signal transduction and conformation changes in the photoreceptor/transducer complex SRII/HtrII using Steady-state and time resolved ultraviolet resonance Raman (UVRR) spectroscopy as well as TriVista monochromator. Spectra assignments are based on mutants as reference systems and H/D exchange spectra. UVRR spectroscopy can serve as a probe of the aromatic side-chain environment (~225 nm laser excitation) and the amide backbone conformation. The 225 nm UVRR spectra show selective enhancements of the aromatic side-chains, whose intensities and frequencies strongly depend on hydrogen bonding and solvent access to the side chains. We will use nanosecond time resolved deep UVRR spectroscopy with 225 nm laser excitation to determine changes in hydrogen bonding of aromatic amino acids in the contact region of the SRII/HtrII complex. Further, UVRR spectroscopy will be employed to characterize the enhanced hydrogen bonding spectra and equilibrium between the dynamic (dHAMP) and compact (cHAMP) form of the HAMP domain in HtrII via the changes of the amide modes. This proposal intends to provide the time resolved Resonance Raman Spectra as a powerful in-situ detection tool for the research of weak interactions in the self-assemble systems. We will explore the photo-induced signal transduction and conformational dynamics in the photoreceptor/transducer complex SRII/HtrII. Hope that this research will pave the way for the development of weak interaction and proton transfer theory.
本项目以掌控光感蛋白SRII/HtrII 复合物的光感信号传输以及氢键等弱相互作用变换规律为目的，拟采用稳态及时间分辨紫外共振拉曼光谱（UVRR）技术，结合三级联光谱仪对SRII/HtrII 光诱导信号传输过程进行研究。以基因定点突变技术以及同位素交换实验为基础进行振动光谱指认，选取225nm 为探测波长研究芳基侧链、氢键以及溶剂与侧链间的相互作用，重点分析光诱导过程SRII 和HtrII 接触区的氢键变化规律；研究氨基骨架及孤电子对跃迁增强的氢键信息，根据氨基振动信息表征HAMP 区域dHAMP 和cHAMP 构型的平衡转换。通过本项目研究希望为生物自组装体系弱相互作用的表征引入光谱方法，探索SRII/HtrII 复合物光感信号传输过程动力学规律，为氢键等弱相互作用和质子转移理论的发展构筑基础数据。

结项摘要

分子间相互作用力也称范德华力或弱相互作用，是一种自然界普遍存在且对物质的理化性质起重要影响作用的作用力。弱相互作用在生物化学，晶体工程，超分子化学，物理有机化学等领域起着重要的作用。通过羰基作用形成的生物分子簇是很多生命体系形成的基础，比如原始细菌Natronobacterium pharaonis趋光性是由复合物结构NpSRII/NpHtrII（氢键和范德华力结合）的感光蛋白SRII和传导体HtrII间动态转换来完成的。众所周知C=O特征振动频率对环境非常敏感，因此可以以此频率作为标记来研究蛋白质在不同环境下所处的高级结构。以C=O特征频率以及特有的非一致效应为敏感探针，研究所处溶液环境变动引起的溶质结构变化。非一致效应是由于局部有序的跃迁偶极-跃迁偶极耦合作用形成的。本项目采集了丙酮及氘代丙酮的C=O伸缩振动模、三硫代碳酸乙烯酯(ET)和三硫代碳酸亚乙烯酯(DT)的C=S伸缩振动模,γ-己内酯、苯乙酮的C=O伸缩振动模，甲基异氰酸甲酯的N=C=S振动，色氨酸，胰蛋白酶，丝素蛋白和NpSRII/NpHtrII的羰基振动等等一系列化合物在质子型溶剂和非质子型溶剂中的各向同性和各向异性拉曼光谱及时间分辨荧光光谱，研究了他们的非一致效应以及溶剂极性和浓度对非一致效应的关系，特别是通过丙酮的基质隔离拉曼光谱和DFT计算，我们提出了非一致效应的聚集态模型。该模型能非常好地解释上述各种物质的拉曼光谱非一致效应现象，浓度效应和溶剂极性规律，反之也证明了分子间作用力诱导形成的局部聚集态结构，为进一步研究溶液结构理论奠定基础。丙酮的基质隔离实验还确认了在不同淬火温度时的丙酮单体，二聚体和三聚体结构，通过控制淬火温度可以轻易控制丙酮分子单体、二聚体和三聚体之间的动态转换。上述工作部分数据已经整理发表在《Journal of Raman Spectroscopy》，《scientific reports》《RSC Advances》《POWDER TECHNOLOGY》和《JOURNAL OF ORGANOMETALLIC CHEMISTRY》上。两篇论文正在退修，还有几篇论文正在整理投稿。基于本课题，现已培养硕士研究生8名。

项目成果

期刊论文数量（18）
专著数量（0）
科研奖励数量（0）
会议论文数量（0）
专利数量（3）
The size controlled synthesis of Cu2S/P25 hetero junction solar-energy-materials and their applications in photocatalytic degradation of dyes
Cu2S/P25异质结太阳能材料的尺寸控制合成及其在光催化降解染料中的应用
  • DOI：
    10.1039/c7ra07253h
  • 发表时间：
    2017-01-01
  • 期刊：
    RSC ADVANCES
  • 影响因子：
    3.9
  • 作者：
    Huang, Hongqin;Li, Fang;Zheng, Xuming
  • 通讯作者：
    Zheng, Xuming
The structural configurations of Ethylene Trithiocarbonate in the binary mixture (SCS2CH2CH2+CHCl3) investigated by polarized Raman: Experimental and quantum chemical results
通过偏振拉曼研究二元混合物 (SCS2CH2CH2 CFICl3) 中三硫代碳酸乙烯酯的结构构型：实验和量子化学结果
  • DOI：
    10.1016/j.molstruc.2016.09.080
  • 发表时间：
    2017-02
  • 期刊：
    Journal of Molecular Structure
  • 影响因子：
    3.8
  • 作者：
    Fengqi Wu;Xiaoshun Zhou;王惠钢;Xuming Zheng
  • 通讯作者：
    Xuming Zheng
Adsorption and photocatalytic behavior of titanate nanotubes sensitized with zinc tetra(4-carboxyphenyl) porphyrin
四(4-羧基苯基)卟啉锌敏化钛酸纳米管的吸附及光催化行为
  • DOI：
    10.1039/c5ra01330e
  • 发表时间：
    2015-04
  • 期刊：
    RSC Advances
  • 影响因子：
    3.9
  • 作者：
    Wang Huigang;Fu Ying;Han Tiehu;Wan Junmin;Zheng Xuming
  • 通讯作者：
    Zheng Xuming
Study on the noncoincidence effect phenomenon using matrix isolated Raman spectra and the proposed structural organization model of acetone in condense phase.
利用基质隔离拉曼光谱研究非重合效应现象以及提出的丙酮凝聚相结构组织模型
  • DOI：
    10.1038/srep43835
  • 发表时间：
    2017-03-03
  • 期刊：
    Scientific reports
  • 影响因子：
    4.6
  • 作者：
    Xu W;Wu F;Zhao Y;Zhou R;Wang H;Zheng X;Ni B
  • 通讯作者：
    Ni B
The study on preparation and photocatalytic activities of Cu2O/TiO2 nanoparticles
Cu2O/TiO2纳米粒子的制备及其光催化活性研究
  • DOI：
    10.1016/j.jece.2015.09.020
  • 发表时间：
    2015-12
  • 期刊：
    JOURNAL OF ENVIRONMENTAL CHEMICAL ENGINEERING
  • 影响因子：
    7.7
  • 作者：
    Han Tiehu;Zhou Dongmei;Wang Huigang;Zheng Xuming
  • 通讯作者：
    Zheng Xuming

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其他文献

Thermo-driven catalytic degradation of organic dyes by graphitic carbon nitride with hydrogen peroxide
石墨氮化碳与过氧化氢热驱动催化降解有机染料
  • DOI：
    10.1016/j.powtec.2016.11.056
  • 发表时间：
    2017-02
  • 期刊：
    Powder Technology
  • 影响因子：
    5.2
  • 作者：
    王惠钢;Jiyang Liu;Xiaoping Dong;Fengna Xi
  • 通讯作者：
    Fengna Xi
2-吡嗪腈的激发态结构动力学研究
  • DOI：
    --
  • 发表时间：
    2014
  • 期刊：
    浙江理工大学学报
  • 影响因子：
    --
  • 作者：
    邱朦朦;薛佳丹;王惠钢
  • 通讯作者：
    王惠钢
高分辨偏正拉曼光谱对丙酸酐C=O振动模的拉曼光谱非一致效应研究
  • DOI：
    --
  • 发表时间：
    2019
  • 期刊：
    高等学校化学学报
  • 影响因子：
    --
  • 作者：
    刘秋娜;许文文;刘茂祝;王惠钢;郑旭明
  • 通讯作者：
    郑旭明

其他文献

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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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