从beta-hairpin到beta-barrel: 朊病毒蛋白构象改变新机制的理论研究
结题报告
批准号:
31670726
项目类别:
面上项目
资助金额:
58.0 万元
负责人:
张大为
依托单位:
学科分类:
C0504.物理生物学
结题年份:
2020
批准年份:
2016
项目状态:
已结题
项目参与者:
方瑾、王雅超、李书超
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
朊病毒蛋白构象发生改变,形成beta片含量较大的病变朊病毒蛋白被认为是引发朊病毒疾病的重要原因。大量的实验和理论研究证实,在朊蛋白构象改变过程中,螺旋H1稳定,H2和H3发生部分解旋,beta片S1和S2略有增长,但beta片含量大幅增加的机制仍然不清楚。本课题组在前期模拟中结合常温,高温分子动力学模拟和模拟退火首次观察到一个从未被报道的,稳定存在的新beta片S3,并在此基础上与N端残基118-122一起模拟出反平行4beta片层。因此,我们提出原先被人们忽视的,在三维结构中呈无序结构的N端区域残基23-116形成多个beta-hairpin,并二聚成beta-桶状结构是朊病毒蛋白构象改变的新机制。我们拟利用在前期模拟中研发的新分子极化力场PSBC,结合多种分子模拟手段对这段蛋白序列在酸性条件下的折叠进行系统的研究,进而预测整个朊病毒蛋白(23-228)的溶液三维结构和它的自组装机制。
英文摘要
Conformational conversion of normal cellular prion protein to its misfolded, beta-rich, and oligomeric counterpart PrPsc is believed to be the key event for the development of prion diseases. Extensive studies have been conducted but the underlying mechanism for the substantial increase of beta composition during the conformational conversion still remains elusive. Based on the formation of a new beta-sheet, namely S3 after the partial denaturation of H2 and H3 helix, we obtained a four-strand antiparallel beta-sheet in preliminary simulations. Therefore, we propose to target the previously ignored and the structurally disordered N-terminal region (res 23-116), which may have a high propensity to form beta-hairpins and then beta-barrel like structure by dimerization. In this study, we will apply the newly proposed and developed polarizable structure-specific backbone charge (PSBC) to carry out systematic folding simulations of the N-terminal part by combining MD simulations under different temperatures and simulated annealing to predict the 3D structure of Prpsc and then explore the mechanism of Prpsc assembly. This research aims to provide new ideas and new targets on the prevention and control of prion diseases and the diseases caused by protein misfolding and aggregation such as Parkinson's and alzheimer's disease.
本课题组在前期模拟中结合常温,高温分子动力学以及模拟退火首次观察到一个稳定存在的新beta片S3,在此基础上通过对朊病毒蛋白序列中结构不确定的N端区域残基进行基于可极化电荷PSBC的分段(116-131,105-122和95-112)折叠模拟。将得到的beta-hairpin构象整合到朊病毒蛋白C端,预测了具有反平行6-beta片层的朊病毒蛋白95-228三维结构,并提出了朊病毒蛋白二聚成beta-桶状结构的朊病毒蛋白自组装机制。这一新颖的瘙痒状态的朊病毒蛋白三维结构是迄今为止计算机模拟能够得到的具有最大结构域的构象,给我们研究朊病毒蛋白构象转变提供了新的思路。
期刊论文列表
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DOI:10.1016/j.bpj.2019.10.020
发表时间:2019
期刊:Biophysical Journal
影响因子:3.4
作者:Dawei Zhang;Raudah Lazim;Yew Mun Yip
通讯作者:Yew Mun Yip
Exploring Indole Channeling in Tryptophan Synthase Using Steered Molecular Dynamics Simulation
使用引导分子动力学模拟探索色氨酸合酶中的吲哚通道
DOI:10.1016/j.cplett.2019.136701
发表时间:2019
期刊:Chemical Physics Letters
影响因子:2.8
作者:Dawei Zhang;Raudah Lazim
通讯作者:Raudah Lazim
Binding of anti-apoptotic Bcl-2 with different BH3 peptides: A molecular dynamics study
抗凋亡 Bcl-2 与不同 BH3 肽的结合:分子动力学研究
DOI:10.1016/j.cplett.2017.10.030
发表时间:2018
期刊:CHEMICAL PHYSICS LETTERS
影响因子:2.8
作者:Zhang Dawei;Liu Huihui;Cui Jinglan
通讯作者:Cui Jinglan
Effects of PHB and SFC charge models on the side chain-side chain interactions in the simulation of β-hairpins
PHB 和 SFC 电荷模型对β-发夹模拟中侧链-侧链相互作用的影响
DOI:10.1016/j.cplett.2019.136801
发表时间:2019-12
期刊:Chemical Physics Letters
影响因子:2.8
作者:Zhihan Zhang;Tiedong Sun;Liben Li;Dawei Zhang
通讯作者:Dawei Zhang
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