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慢交换体系低丰度激发态构象的核磁共振研究新方法
结题报告
批准号:
U1632153
项目类别:
联合基金项目
资助金额:
54.0 万元
负责人:
阮科
依托单位:
学科分类:
A3205.稳态强磁场
结题年份:
2019
批准年份:
2016
项目状态:
已结题
项目参与者:
唐雅珺、马荣声、刘九羊、汪娜、徐莉、高睿、程爱民
国基评审专家1V1指导 中标率高出同行96.8%
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中文摘要
激发态在蛋白质的折叠、酶催化和分子识别等生物学功能上发挥关键作用。由于激发态的丰度太低,大多数的结构生物学方法难以表征激发态的构象。针对基态-激发态交换时间尺度在约2-100毫秒的慢交换体系,化学交换饱和传递(CEST)可直观测量激发态的化学位移。然而仅通过化学位移来重构激发态构象面临着巨大的挑战。我们近期开发了激发态赝接触位移测量的新方法,可获得激发态的距离和取向相关的关键结构信息。在此基础上,拟以胆酸结合蛋白FABP6等具有构象选择特性的1-2个慢交换体系为研究对象,发展完善赝接触位移及残余偶极耦合与CEST联用的新技术,依托稳态强磁场中心的高分辨率850 MHz核磁共振谱仪,获得低丰度激发态的化学位移、多套赝接触位移和残余偶极耦合数据,在这些重要结构约束的基础上尝试首次搭建慢交换体系的激发态结构模型。这将阐明预先存在的激发态构象在蛋白-配基分子识别的构象选择机制上所发挥的关键作用。
英文摘要
Despite the critical roles of excited states in protein folding, catalysis and molecular recognition, they remain intractable for most structural studies because of their notably low populations. Chemical shifts for "invisible" states in slow exchanging with the ground state (~2-100 ms) are intuitively observed using NMR chemical exchange saturation transfer (CEST) experiments. It, however, remains a great challenge to rebuild the excited-state conformations using chemical shifts only. We have recently developed a new method to determine pseudocontact shifts of excited states, which carry valuable angular and distance information in these states. We, therefore, plan to study one or two slow exchanging systems with a characteristic conformational selection mechanism for protein-ligand recognition, e.g., the bile acid binding protein FABP6. We will further develop CEST based approaches to determine pseudocontact shifts and residual dipolar couplings of excited states, using the high resolution 850 MHz spectrometer in the High Magnetic Field Laboratory, CAS. Based on the critical structural restraints of chemical shifts, multiple pseudocontact shift datasets, and multiple independent residual dipolar coupling datasets for the low-populated excited states, we plan to generate for the first time the structural model of the excited states in a slow exchanging system. It enables the elucidation of the essential role of the pre-existing excited states in the conformational selection mechanism for protein-ligand recognition.
激发态在蛋白质的折叠、酶催化和分子识别等生物学功能上发挥关键作用。由于激发态的丰度太低,大多数的结构生物学方法难以表征激发态的构象。针对基态-激发态(或自由态-结合态)交换时间尺度在约5-1000 Hz的慢交换体系,核磁化学交换饱和传递或弛豫弥散可直观测量低丰度激发态/结合态的化学位移。然而仅通过化学位移来重构低分度构象面临着巨大的挑战。中等亲和力范畴的先导化合物的自由态和结合态常处于核磁中等交换到慢交换时间尺度,我们因此开发了赝接触位移和化学交换饱和传递或弛豫弥散联用的新方法,运用19F的化学交换饱和传递(CEST),测定了低丰度结合态的镧系金属标记的BRM bromo结构域的单F及双F小分子抑制剂的19F 赝接触位移(PCS)。我们命名这一新方法为19F PCS-CEST,它提供了蛋白-配基间的重要结构约束,从而挑选出分子对接的最佳结合模式,并与另一个高水溶性类似物的复合物晶体结构相一致。这一方法解决了中等亲和力范畴的先导化合物与靶标的低丰度结合态的核磁表征难题,拓展了核磁共振在结构指导的苗头化合物到先导化合物演化中的应用。我们进一步开发了赝接触位移和弛豫弥散联用的新方法,利用弛豫弥散获取配基结合态的氢原子赝接触位移,其中富含距离与方向的重要结构信息,我们将该新方法命名为1H PCS-RD。进而将这一新方法成功应用于鉴定符合实验约束的结合态构象。由于氢原子在类药分子中是普遍存在的,该方法有望在基于结构的药物先导化合物发现领域有更为广泛的应用前景。共发表标注基金号的研究论文10篇,其中9篇被SCI收录,包括Angew Chem Int Ed, J Phys Chem Lett (2篇)等。
期刊论文列表
专著列表
科研奖励列表
会议论文列表
专利列表
Structural insight into the recognition of acetylated histone H3K56ac mediated by the bromodomain of CREB-binding protein.
CREB ​​结合蛋白溴结构域介导的乙酰化组蛋白 H3K56ac 识别的结构洞察。
DOI:10.1111/febs.14198
发表时间:2017
期刊:FEBS Journal
影响因子:5.4
作者:Xu Li;Cheng Aimin;Huang Min;Zhang Jiahai;Jiang Yiyang;Wang Chongyuan;Li Fudong;Bao Hongyu;Gao Jia;Wang Na;Liu Jiuyang;Wu Jihui;Wong Catherine C L;Ruan Ke
通讯作者:Ruan Ke
The polar warhead of a TRIM24 bromodomain inhibitor rearranges a water-mediated interaction network
TRIM24 溴结构域抑制剂的极地弹头重新排列水介导的相互作用网络
DOI:10.1111/febs.14041
发表时间:2017-04-01
期刊:FEBS JOURNAL
影响因子:5.4
作者:Liu, Jiuyang;Li, Fudong;Ruan, Ke
通讯作者:Ruan, Ke
Ligand Proton Pseudocontact Shifts Determined from Paramagnetic Relaxation Dispersion in the Limit of NMR Intermediate Exchange
核磁共振中间交换极限下顺磁弛豫色散确定的配体质子赝接触位移
DOI:10.1021/acs.jpclett.8b01443
发表时间:2018
期刊:Journal of Physical Chemistry Letters
影响因子:5.7
作者:Xu Difei;Li Bin;Gao Jia;Nshogoza Gilbert;Zhang Jiahai;Wu Jihui;He Wei;Liu Zhijun;Niu Xiaogang;Su Xun-Cheng;Yang Daiwen;Ma RS;Yang DW;Ruan K
通讯作者:Ruan K
NMR Fragment-Based Screening against Tandem RNA Recognition Motifs of TDP-43
基于 NMR 片段的 TDP-43 串联 RNA 识别基序筛选
DOI:10.3390/ijms20133230
发表时间:2019
期刊:International Journal of Molecular Sciences
影响因子:5.6
作者:Nshogoza Gilbert;Liu Yaqian;Gao Jia;Liu Mingqing;Moududee Sayed Ala;Ma Rongsheng;Li Fudong;Zhang Jiahai;Wu Jihui;Shi Yunyu;Ruan Ke
通讯作者:Ruan Ke
DOI:--
发表时间:2019
期刊:波谱学杂志
影响因子:--
作者:汤衡;GilbertNSHOGOZA;刘明清;刘亚茜;阮科;马荣声;高佳
通讯作者:高佳
靶向PHF19的老药新用及其调控多梳小体凝聚的机理研究
  • 批准号:
    22377119
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    50万元
  • 批准年份:
    2023
  • 负责人:
    阮科
  • 依托单位:
核磁中等交换极限下蛋白-先导化合物低丰度结合态结构表征新方法
  • 批准号:
    21874123
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    66.0万元
  • 批准年份:
    2018
  • 负责人:
    阮科
  • 依托单位:
LARG/RhoA信号转导通路的新型小分子探针的核磁片段筛选与组装
  • 批准号:
    21273216
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    78.0万元
  • 批准年份:
    2012
  • 负责人:
    阮科
  • 依托单位:
蛋白-蛋白热点结合区域的化学位移快速指认和片段设计新方法
  • 批准号:
    31100613
  • 项目类别:
    青年科学基金项目
  • 资助金额:
    23.0万元
  • 批准年份:
    2011
  • 负责人:
    阮科
  • 依托单位:
国内基金
海外基金