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中心体蛋白SAS-4/CPAP及其复合物的结构与功能研究

批准号:
31470720
项目类别:
面上项目
资助金额:
95.0 万元
负责人:
李海涛
依托单位:
学科分类:
结构生物学
结题年份:
2018
批准年份:
2014
项目状态:
已结题
项目参与者:
郑向东、张潇洁、张行润、杨倩、郑双平、杨爽

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项目成果

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中文摘要
中心体由一对中心粒和中心粒周质(PCM)组成,中心粒必须成功招募PCM蛋白,才能使中心体发育成功能性细胞器。在PCM招募过程中,SAS-4/CPAP起到关键作用。一方面SAS-4/CPAP通过其N端与alpha/beta-tubulin结合并招募形成PCM复合物,另一方面通过其C端TCP结构域与中心粒蛋白ANA2和Bld10相互作用,将PCM复合物定向转运并锚定在中心粒周围。目前SAS-4/CPAP如何形成超级复合物并协调PCM复合物的定向锚定尚缺少结构信息。我们计划以蛋白质晶体学为主要研究手段,结合生物化学细胞生物学和果蝇遗传学等技术,开展SAS-4/CPAP蛋白自身,及其与alpha/beta-tubulin、ANA2/STIL、Bld10/Cep135等蛋白复合物的结构与功能研究,以期在分子水平上揭示SAS-4/CPAP介导PCM复合物形成及锚定机制,并为相关药物设计工作提供基础。
英文摘要
Centrosomes are macromolecular structures, which is composed of a pair of centrioles surrounded by a multi-protein complexes network of Peri-Centriole Material (PCM) nucleating and organizing microtubules in cytoplasm. In order for centrosomes to form functional organelles as the MTOCs in cells, it must first assemble a centriole and successfully recruit PCM around it. PCM recruitment begins with forming PCM protein complexes in cytoplasm, which are then targeted to centrioles. In this process, SAS-4/CPAP, a conserved centrosomal protein that is essential for centriole formation, scaffolds cytoplasmic PCM protein complexes (SAS-4-PCM complexes) via its N-terminal domain and tethers the components of SAS-4-PCM complexes to the centriole via its conserved C-terminal TCP domain. In this process, tubulin dimer present within the SAS-4-PCM complex (SAS-4-tubulin module) negatively regulates the PCM complexes assembling ability of SAS-4. The TCP domain of SAS-4 then mediates the tethering of the pre-assembled SAS-4-PCM complexes to a centriole by interacting with centriole protein ANA2/STIL and Bld10/Cep135. Although the role of SAS-4 in centrosome biogenesis is critical, little is known about their structures, molecular mechanisms and functions. Therefore, in this proposal, we are asking a fundamental question in cell biology: how SAS-4 involving protein complexes assemble and then coordinate PCM proteins recruitment and anchoring in generating functional centrosomes? To address this question, we propose to solve the crystal structures of SAS-4 and its complexes (SAS-4-tubulin, SAS-4-ANA2 and SAS-4-Bld10), and in combination with biochemistry, cell biology and genetics tools to obtain mechanistic insights into SAS-4/CPAP-mediated functional centrosome biogenesis. This work shall pave the way for SAS-4/CPAP-targeted small molecules screening and optimization.
中心体是细胞内一类极其重要的细胞器,由一对中心粒和包绕其外的中心粒周质组成。由于中心粒周质是细胞质中微管成核和锚定的主要场所,中心体被称为动物细胞中的主要微管组织中心。中心体在一个细胞周期中只完成一次复制,研究表明,有大量蛋白参与此过程。中心粒完成复制后,必须招募中心粒周质蛋白至中心粒周围,才能使中心体具备正常的生物功能。中心体蛋白Sas-4/CPAP参与中心粒的复制和组装主要有两方面的功能,一方面,Sas-4/CPAP可以通过N端结构域在胞质中招募形成包含Sas-4的中心粒周质蛋白复合物;并通过其C端TCP结构域将N端招募的中心粒周质蛋白复合物锚定在中心粒上。另一方面,Sas-4/CPAP蛋白N端PN2-3结构域以高亲和力结合一分子alpha/beta-Tubulin,并且具有微管解聚活力;而延长的PN2-3结构域则没有微管解聚活力,相反则具有微管组装活力,可以在体外和体内促进细胞内微管的自发组装,暗示PN2-3结构域可能在中心粒微管组装和延伸,特别是Tubulin截获、Tubulin转运以及Tubulin组装中发挥重要功能。我们主要采取X-射线蛋白质晶体学的方法,解析了人CPAP蛋白PN2-3-Tubulin复合物的2.1Å晶体结构,并综合利用等温量热滴定、投射电镜、细胞生物学和全内反射荧光显微镜等技术手段,探明了Sas-4/CPAP蛋白参与中心粒微管组装并调控中心粒微管长度的重要作用,为全面研究Sas-4/CPAP蛋白在中心体复制和组装过程中发挥的生物功能奠定了重要基础。
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
Molecular basis for CPAP-tubulin interaction in controlling centriolar and ciliary length.
CPAP-微管蛋白相互作用控制中心粒和纤毛长度的分子基础
DOI: 10.1038/ncomms11874
发表时间: 2016-06-16
期刊: Nature communications
影响因子: 16.6
作者: [Zheng X, Ramani A, Soni K, Gottardo M, Zheng S, Ming Gooi L, Li W, Feng S, Mariappan A, Wason A, Widlund P, Pozniakovsky A, Poser I, Deng H, Ou G, Riparbelli M, Giuliano C, Hyman AA, Sattler M, Gopalakrishnan J, Li H]
通讯作者: Li H
去酰基化酶复合物调控组织稳态的机制与功能研究
  • 批准号:
    32230019
  • 项目类别:
    重点项目
  • 资助金额:
    266万元
  • 批准年份:
    2022
  • 负责人:
    李海涛
  • 依托单位:
新型蛋白质甲基化、酰基化修饰的系统鉴定及其动态调控机制研究
  • 批准号:
    91753203
  • 项目类别:
    重大研究计划
  • 资助金额:
    300.0万元
  • 批准年份:
    2017
  • 负责人:
    李海涛
  • 依托单位:
新型组蛋白巴豆酰化修饰调控因子的鉴定及其在体细胞重编程中的作用
  • 批准号:
    91519304
  • 项目类别:
    重大研究计划
  • 资助金额:
    75.0万元
  • 批准年份:
    2015
  • 负责人:
    李海涛
  • 依托单位:
ATRX综合征蛋白及相关复合物的结构与功能研究
  • 批准号:
    31270763
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    90.0万元
  • 批准年份:
    2012
  • 负责人:
    李海涛
  • 依托单位:
国内基金
海外基金