链球菌中关键的双组分系统VicRK复合体的结构和信号传导的分子机制
结题报告
批准号:
31370723
项目类别:
面上项目
资助金额:
80.0 万元
负责人:
韩爱东
依托单位:
学科分类:
C0501.结构生物学
结题年份:
2017
批准年份:
2013
项目状态:
已结题
项目参与者:
桑佳燕、蔡永飞、苏明扬、洪海燕、余姣、胡晓婕
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中文摘要
VicK和VicR组成了肺炎链球菌等致病菌中一种生死攸关的双组分系统。VicK是一种感应外界信号的组氨酸蛋白激酶,VicR是一种转录因子,称为感应调节子,控制下游目的基因的表达。我们在前期国家自然科学基金的支持下,已经解析了VicK胞内部分的晶体结构,发现了该激酶激活的新的分子机制,并探讨了它感应和传递信号的可能途径。在此基础上,我们进一步研究了VicK如何激活它的特异调节子VicR。我们发现VicR能与VicK发生直接的相互作用,并竞争性的结合起动子的上游DNA调节元件。我们还获得了具有衍射能力的VicK和VicR复合体的晶体。因此我们计划通过生物化学,微生物学和结构生物学等手段研究VicK、VicR与DNA三者间的关系,并阐明VicK将外界的信号传递到VicR,从而调节下游目的基因表达的分子机理,为利用VicRK这个双组分系统开发对肺炎链球菌等致病菌的新型抗菌素提供理论基础。
英文摘要
VicK and VicR consist of an essential two-component system (TCS), which is responsible for transcriptional regulations in several pathogens of Gram-positive bacteria, including Streptococcus pneumoniae, Staphylococcus aureus, Baccillus anthracis and Streptococcus mutans. VicK is a Class I sensor histidine kinase (SK). SKs can directly sense a variety of environmental stimuli, such as light, nutrition, osmolarity, toxins and even redox potential. VicR is a transcriptional factor, called response regulator, which binds the promoters of a special set of downstream genes to activate their transcriptions, when induced by phosphorylation of VicK. Supported by NSFC, we have determined a crystal structure of intracellular domains of VicK and discovered a sequential activation mechanism for autokinase activation. In order to further our understanding on sensing and signal transductions, we have been interested in the relationship of VicK and its cognate regulator VicR. We have found that VicK can physically interact with VicR. Interestingly, VicR is competed off by VicK for its specific DNA binding elements. We have obtained some well-diffracting crystals of VicK and VicR complex. Here we propose to dissect the relationship of VicK, VicR and DNA by biochemistry, microbiology and structural biology approaches, and to uncover the molecular mechanisms of signal sensing and transduction by VicRK system. This proposed research could build a stronger base to develop any new antibiotics for controls of those pathogens listed above.
VicK/VicR和它的同源体是肺炎pneumonia等致病的革兰氏阳性球菌中生死攸关的双组分系统(two component system,TCS)。VicK是带有信号转导元件HAMP和感应元件PAS的组氨酸激酶。它首先负责对各种胞内外的刺激作出反应,改变自身的磷酸化状态,进一步调节VicR的结合DNA启动子,介导各种应急性基因的转录。几年前,我们幸运地受到国家自然科学基金委的资助,成功地解析了全长的VicK的晶体结构,但没有结合的ATP,分辨率也只有3.1Å。因此这几年来,我们继续解析了VicK同源体和ATP结合的精细结构,看到了ATP与Histidine靠近并形成了氢键,这是自磷酸化的必要条件。 我们还成功的表达了带有跨膜区的全长VicK,并分析了它对离子和pH的反应。我们还对VicK/VicR复合体的结晶进行了初步的探索,获得了低分辨率的晶体。
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
DOI:doi: 10.1128/genomeA.01186-16
发表时间:2016
期刊:Genome Announcements
影响因子:--
作者:Dai W;Zhu Y;Wang X;Sakenova N;Yang Z;Wang H;Li G;He J;Huang D;Cai Y;Guo W;Wang Q;Feng T;Fan Q;Zheng T;Han A
通讯作者:Han A
Conformational Dynamics of Response Regulator RegX3 from Mycobacterium tuberculosis
结核分枝杆菌反应调节因子 RegX3 的构象动力学
DOI:10.1371/journal.phone.0133389
发表时间:2015
期刊:PLos One
影响因子:3.7
作者:Ashfaq Ahmad;Yongfei Cai;Xingqiang Chen;Jianwei Shuai;Aidong Han
通讯作者:Aidong Han
Conformational Dynamics of Response Regulator RegX3 from Mycobacterium tuberculosis.
结核分枝杆菌反应调节因子 RegX3 的构象动力学
DOI:10.1371/journal.pone.0133389
发表时间:2015
期刊:PloS one
影响因子:3.7
作者:Ahmad A;Cai Y;Chen X;Shuai J;Han A
通讯作者:Han A
Conformational dynamics of the essential sensor histidine kinase WalK.
重要传感器组氨酸激酶 WalkK 的构象动力学
DOI:10.1107/s2059798317013043
发表时间:2017-10-01
期刊:Acta crystallographica. Section D, Structural biology
影响因子:--
作者:Cai Y;Su M;Ahmad A;Hu X;Sang J;Kong L;Chen X;Wang C;Shuai J;Han A
通讯作者:Han A
Draft Genome Sequence of the Bacterium Comamonas aquatica CJG.
水生丛毛单胞菌 CJG 的基因组序列草案。
DOI:10.1128/genomea.01186-16
发表时间:2016-11-03
期刊:Genome announcements
影响因子:--
作者:Dai W;Zhu Y;Wang X;Sakenova N;Yang Z;Wang H;Li G;He J;Huang D;Cai Y;Guo W;Wang Q;Feng T;Fan Q;Zheng T;Han A
通讯作者:Han A
蛋白质N-末端乙酰化酶NatB的结构和功能
  • 批准号:
    31770803
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    60.0万元
  • 批准年份:
    2017
  • 负责人:
    韩爱东
  • 依托单位:
沙门氏致病菌中组氨酸激酶PmrB结构和信号传递机理
  • 批准号:
    31570752
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    65.0万元
  • 批准年份:
    2015
  • 负责人:
    韩爱东
  • 依托单位:
转录辅因子PCAF/GCN5和腺病毒E1A复合体结构研究
  • 批准号:
    31170685
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    60.0万元
  • 批准年份:
    2011
  • 负责人:
    韩爱东
  • 依托单位:
链球菌双组分系统的感应组氨酸激酶VicK的结构与功能
  • 批准号:
    31070647
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    34.0万元
  • 批准年份:
    2010
  • 负责人:
    韩爱东
  • 依托单位:
组蛋白乙酰化酶参与细胞编程和重编程的分子机制
  • 批准号:
    90919036
  • 项目类别:
    重大研究计划
  • 资助金额:
    60.0万元
  • 批准年份:
    2009
  • 负责人:
    韩爱东
  • 依托单位:
血清反应因子SRF和组蛋白去乙酰化酶HDACs复合体的结构与功能
  • 批准号:
    30840027
  • 项目类别:
    专项基金项目
  • 资助金额:
    9.0万元
  • 批准年份:
    2008
  • 负责人:
    韩爱东
  • 依托单位:
国内基金
海外基金