课题基金 / 基金详情

鞘脂代谢途径关键酶ACD5的结构解析及其功能调控的分子机制

批准号:
32070196
项目类别:
面上项目
资助金额:
58.0 万元
负责人:
姚楠
依托单位:
学科分类:
植物生殖与发育
结题年份:
2024
批准年份:
2020
项目状态:
已结题
项目参与者:
姚楠

项目摘要

结项摘要

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中文摘要
鞘脂不仅是生物膜的主要结构成分,也是重要的生物活性分子。神经酰胺是鞘脂代谢途径的中心分子,其积累水平直接影响细胞的生死和对生物和非生物胁迫的应答能力。神经酰胺激酶ACD5是植物中调控神经酰胺水平的关键酶,本申请是在我们前期大量研究的基础上,深入研究ACD5的蛋白结构、活性位点及其功能调控的分子机制。主要探讨以下内容:1)采用冷冻电镜技术解析ACD5的蛋白结构特点; 2)利用高灵敏和高分辨率液质联用技术,建立微量(或低量)鞘脂的检测方法和平台,研究ACD5的体内酶活及关键酶活位点;3)利用遗传、生化等手段,研究ACD5的互作蛋白及与互作蛋白的调控关系。本申请将有助于在蛋白结构层面上揭示和理解神经酰胺激酶的功能及调控机制,为未来该蛋白在植物逆境应答中的有效利用提供理论依据。
英文摘要
Sphingolipids are major structural components of plasma membrane and endomembrane system, and also important bioactive molecules. Ceramide is the central molecule of sphingolipid metabolism pathway, and its accumulation level directly affects plant programmed cell death and biotic and abiotic responses. Ceramide kinase ACD5, as a key enzyme in sphingolipid metabolism, regulates ceramide level in plant cells. This proposal is based on our previous studies to further explore the ACD5 protein structures, active sites of the enzyme and the molecular mechanism of its function. The contents of the application will mainly cover three parts as follows: 1) By using Cryo-EM, we will analyze the structural basis of ACD5 protein; 2) Using high sensitive and high resolution of LC/MS, we will establish a micro sphingolipid detection platform, and study the activity of ACD5 in vivo and active sites of the enzyme; 3) By combination of genetics and biochemical tools, we will screen and study the ACD5 interaction proteins and its regulation. This proposal will help us to reveal and comprehensive understand the function and regulatory mechanism of ceramide kinase, and provide a theoretical basis for its effective utilization in plant stress responses in the future.
神经酰胺激酶ACD5是鞘脂代谢中直接调控神经酰胺水平的关键酶,在调控细胞死亡和抗病应答中发挥着重要的作用。本项目对神经酰胺激酶ACD5的酶活、蛋白结构、调控机制、以及在抗病虫应答中的功能进行了深入探讨。首先建立了痕量鞘脂的质谱检测方法,在植物体内检测到神经酰胺激酶的产物神经酰胺-1-磷酸;证明了叶绿体中具有区别于其它细胞器的鞘脂组分分布;总结和发布了完整的鞘脂和磷脂检测方法,完善和发展了定量鞘脂组学。..对ACD5的酶活及关键酶活位点进行了深入研究,揭示了ACD5蛋白的第412位的突变,造成结合底物的口袋收缩,空间位阻增大,因此降低其酶活;同时筛选并获得了多个抑制acd5死亡表型的抑制子株系,相关结果还在投稿中。利用免疫电镜等技术观察了高度积累神经酰胺的acer acd5双突变体,发现并证明了神经酰胺在线粒体中的积累是导致细胞死亡的直接原因,并且神经酰胺积累水平与线粒体自噬高度关联。..鞘脂调节植物防御反应的机制一直是本实验室关注的重要问题。神经酰胺合酶和神经酰胺酶是鞘脂代谢中调节神经酰胺水平的重要酶。研究发现两类神经酰胺合酶CSI和CSII具有不尽相同的功能;而神经酰胺酶ACER的缺失能增强植物对甜菜夜蛾的抗性和对机械损伤的反应,研究证明了碱性神经酰胺酶参与介导与JA相关的植物生长和防御,且JA在调节ACER的表达中发挥作用。这些结果说明了神经酰胺水平的精准调控对植物的正常生长与环境响应至关重要。综上,本项目的研究不仅在蛋白层面上揭示了调控神经酰胺水平的重要酶的功能及调控机制,也为未来该类蛋白在植物逆境应答中的有效利用提供理论依据。
鞘脂从头合成途径关键酶及其调控蛋白 在内质网胁迫中的功能
  • 批准号:
    --
  • 项目类别:
    省市级项目
  • 资助金额:
    10.0万元
  • 批准年份:
    2025
  • 负责人:
    姚楠
  • 依托单位:
植物类粘膜蛋白ORM在逆境胁迫中的作用及其调控
  • 批准号:
    31771357
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    65.0万元
  • 批准年份:
    2017
  • 负责人:
    姚楠
  • 依托单位:
神经酰胺激酶ACD5在植物程序性细胞死亡和抗病应答中的功能
  • 批准号:
    31570255
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    70.0万元
  • 批准年份:
    2015
  • 负责人:
    姚楠
  • 依托单位:
神经酰胺的积累与代谢在植物与病原菌互作中的作用
  • 批准号:
    31170247
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    60.0万元
  • 批准年份:
    2011
  • 负责人:
    姚楠
  • 依托单位:
国内基金
海外基金