课题基金 / 基金详情

固有无序蛋白相互作用的动力学网络和机理研究

批准号:
22073018
项目类别:
面上项目
资助金额:
63.0 万元
负责人:
王文宁
依托单位:
学科分类:
化学模拟与应用
结题年份:
2024
批准年份:
2020
项目状态:
已结题
项目参与者:
王文宁

项目摘要

结项摘要

王文宁的其他基金

相似基金

相关文献

中文摘要
固有无序蛋白(IDP)是人类蛋白质组中占比超过40%的无固定三维结构蛋白。近年的研究发现IDP相关的蛋白-蛋白相互作用在很多生命过程中扮演重要角色。由于缺乏固定结构,也不具有构象均一性,我们无法用传统的结构生物学方法去研究IDP的“结构-功能”关系。在前期工作中,我们结合实验和计算模拟研究,发现了IDP之间可以通过动态多位点相互作用形成无序的“极端模糊复合物”。在本项目中,我们在前期工作的基础上,针对IDP的两种相互作用模式(“耦合折叠-结合”和“动态多位点相互作用”)提出运用分子动力学模拟和马尔科夫态模型方法构建IDP相互作用过程的动力学网络,剖析结合过程中的关键构象状态和关键途径,阐释以上两类相互作用的微观机制。同时,通过设计突变,结合核磁共振和单分子荧光共振能量转移等实验方法检验计算模拟中得出的机理模型。
英文摘要
Intrinsically disordered proteins (IDPs) do not fold into stable 3-D structures. In human genome, about 40% protein coded genes contain intrinsically disorderd protein regions. Recent studies show that IDP related protein-protein interactions play important roles in many physiological processes. Due to the lack of folded structure and the lack of conformational homogeneity, IDPs could not be studied in the frame of “structure-function relationship” using conventional structural biology techniques. In our previous work, we discovered that two IDPs can form extremely disordered complex through dynamic multisite interactions by combined use of experimental and computational methods. In this project, we proposed to study two binding modes of IDP (coupled folding and binding and dynamic multisite interaction). We will mainly use MD simulation and Markov state model analysis to construct the kinetic nectwork of IDP interaction, and analyze the key states and pathways during the binding process to elucidate the mechanism. Meanwhile, we will also design mutations based on the simulation results and perform NMR and smFRET measurements to validate the binding mechanisms.
固有无序蛋白(IDP)在人类蛋白质组中占比超过40%,通过蛋白-蛋白相互作用广泛参与各种生理过程及其调控。因其不具有稳定的三维结构,IDP对传统的“结构-功能”研究范式提出了挑战。我们在本项目中结合分子动力学模拟,马尔科夫态模型分析,以及核磁共振等实验手段研究了固有无序蛋白介导的蛋白-蛋白相互作用的详细分子机制和动力学特征。在“耦合折叠-结合”模式的研究中,我们通过分子动力学模拟结合马尔科夫态模型,深入探讨了两个典型体系——PSD-95-PDZ3/CRIPT和MDM2/p53相互作用的分子机制。针对PSD-95-PDZ3/CRIPT体系的研究揭示了中间态复合物中无序短肽构象的多样性对结合速率的关键影响,从而拓展了传统的fly-casting机理模型。作为耦合折叠-结合的另一个代表性体系,我们进一步研究了p53无序肽段与MDM2的结合机制。通过分子动力学模拟和马尔科夫态模型分析,我们发现非天然相互作用显著促进了结合速率,并且这种相互作用的强度在进化过程中得到了优化,以实现结合速率的最大化。在模糊复合物与动态多位点相互作用的研究中,我们分别探讨了4.1G蛋白的C-末端结构域(CTD)与配体蛋白NuMA和D2的相互作用机制。通过对4.1G-CTD进行大规模分子动力学模拟和马尔科夫态模型分析,我们发现了明显的中心态动力学结构,并且这些中心态构象在4.1G-CTD/NuMA复合物中占据重要地位。此外,通过比较4.1G-CTD与NuMA和D2两个配体蛋白的相互作用,我们发现4.1G-CTD能够同时结合NuMA和D2,形成三元复合物,并且这两个蛋白与4.1G-CTD的结合表现出正向协同效应,能够相互增强。这些研究成果为无序蛋白与多个配体蛋白相互作用的机制提供了新的见解和线索。
人工合成跨膜水通道分子的结构和功能关系的分子模拟研究
  • 批准号:
    22377015
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    50万元
  • 批准年份:
    2023
  • 负责人:
    王文宁
  • 依托单位:
干细胞不对称分裂中Miranda介导的细胞命运决定因子复合物的结构和功能研究
  • 批准号:
    21773038
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    65.0万元
  • 批准年份:
    2017
  • 负责人:
    王文宁
  • 依托单位:
维生素B12输入体蛋白BtuCD的构象变化和转运机理研究
  • 批准号:
    21473034
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    85.0万元
  • 批准年份:
    2014
  • 负责人:
    王文宁
  • 依托单位:
含longin结构域的SNARE蛋白Ykt6的结构与动力学研究
  • 批准号:
    31070642
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    40.0万元
  • 批准年份:
    2010
  • 负责人:
    王文宁
  • 依托单位:
国内基金
海外基金