肠道菌抗酸性分子伴侣HdeA和HdeB的结构、动力学和活化的分子机理研究

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基本信息

  • 批准号:
    31370718
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    90.0万
  • 负责人:
  • 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
  • 起止时间:
    2014-01-01 至2017-12-31

项目摘要

Before infecting the intestinal mucosa, all enteric pathogens have to pass through the highly acidic environment of their hosts' stomach. In the periplasm of Gram-negative bacteria, there are two acid resistance chaperones HdeA and HdeB. Both are well folded and form homo-dimers under neutral pH conditions. When the environmental pH decreases, the homo-dimers dissociate, while at the same time the proteins undergo partial unfolding process. The hydrophobic regions of HdeA/B expose and bind to target proteins to prevent them from denaturation and precipitation. Up to date, there has been significant biochemical research progress on HdeA/B function, and the crystal structures of both proteins have been determined at neutral pH. However, the structures of inactive HdeA/B proteins are not sufficient to elucidate the their functional mechanisms as acid resistance chaperones. The acid activated HdeA/B proteins exhibit a partially unfolded conformation, making them extremely difficult to be investigated by X-ray crystallization method. In this project, we aim to study the structures, dynamics and interactions with substrate proteins of HdeA and HdeB under different pH conditions by using advanced solution NMR technique in combination with other modern biochemical methods, and to provide structural basis for elucidating the molecular mechanisms of their acid resistance chaperone functions.
寄生于哺乳动物肠道内的肠道细菌在进入宿主体内时,都会经过胃部这个低pH环境。革兰氏阴性菌的周质空间中存在两个抗酸分子伴侣HdeA和HdeB蛋白,它们在中性条件下具有良好折叠并形成同源二聚体;当环境pH降低时,它们向单体解离,同时发生部分去折叠;推测其暴露出来的疏水区域与底物蛋白结合,使之免于变性和聚沉。目前,对HdeA/B蛋白已经积累了许多生化和功能数据,二者在中性条件下(非活性状态)的高分辨率晶体结构也分别得到了解析。然而,非活性状态下结构方面的研究并不足以阐明其作为分子伴侣的机理。酸性条件下活化的HdeA/B蛋白具有部分去折叠的构象,因此进行结构方面的研究非常困难。本课题将发挥液相核磁共振技术的特有优势,并结合其它现代生化手段,对大肠杆菌的HdeA和HdeB蛋白进行不同pH条件下的溶液结构、动力学以及和底物蛋白相互作用的研究,深入阐明HdeA/B蛋白发挥抗酸分子伴侣功能的分子机理。

结项摘要

抗酸分子伴侣HdeA和HdeB是一类条件性去折叠蛋白质。它们位于革兰氏阴性细菌的周质空间内,在细菌遭遇酸性胁迫的情况下发挥分子伴侣活性,保护周质空间内的大多数蛋白质免于酸引起的变性和聚沉。HdeA在中性条件下处于良好折叠的无活性状态,当环境pH降到2左右时处于去折叠的活性状态,具有最高的分子伴侣活性;而与之同源的HdeB蛋白则在近中性条件下,即pH4左右的环境,即发挥分子伴侣功能。本课题主要针对HdeA和HdeB的活化机理以及二者功能活性上差异,应用液相核磁共振技术研究这两个蛋白质在不同pH条件下的结构和动力学变化,以深入阐明它们发挥功能的分子机理。我们完成了对HdeA和HdeB蛋白高分辨率的二聚体溶液结构解析,并发现了部分结构区域的运动特性随pH降低有明显的改变,从分子水平上阐明了二者的活化机制。此外,对HdeA与天然底物蛋白之间的相互作用模式进行了初步的研究,提出了HdeA发挥分子伴侣功能的两亲分子模型,为未来进一步研究HdeA和HdeB和底物蛋白形成的复合物结构奠定了基础。

项目成果

期刊论文数量(2)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(0)
Characterizations of the Interactions between Escherichia coil Periplasmic Chaperone HdeA and Its Native Substrates during Acid Stress
酸胁迫期间大肠杆菌周质伴侣 HdeA 与其天然底物之间相互作用的表征
  • DOI:
    10.1021/acs.biochem.7b00724
  • 发表时间:
    2017-10-31
  • 期刊:
    BIOCHEMISTRY
  • 影响因子:
    2.9
  • 作者:
    Yu, Xing-Chi;Yang, Chengfeng;Jin, Changwen
  • 通讯作者:
    Jin, Changwen
HdeB chaperone activity is coupled to its intrinsic dynamic properties.
HdeB 伴侣活性与其内在动态特性相关
  • DOI:
    10.1038/srep16856
  • 发表时间:
    2015-11-23
  • 期刊:
    Scientific reports
  • 影响因子:
    4.6
  • 作者:
    Ding J;Yang C;Niu X;Hu Y;Jin C
  • 通讯作者:
    Jin C

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    10.0 万元
  • 项目类别:
    青年科学基金项目

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课题项目:调控A型流感病毒诱导IFN-β表达的机制研究

AI项目摘要:

本研究聚焦于TRIM2蛋白在A型流感病毒诱导的IFN-β表达中的调控机制。A型流感病毒是全球性健康问题,其感染可导致严重的呼吸道疾病。IFN-β作为关键的抗病毒因子,其表达水平对抗病毒防御至关重要。然而,TRIM2如何调控IFN-β的表达尚未明确。本研究假设TRIM2通过与病毒RNA或宿主因子相互作用,影响IFN-β的产生。我们将采用分子生物学、细胞生物学和免疫学方法,探索TRIM2与A型流感病毒诱导IFN-β表达的关系。预期结果将揭示TRIM2在抗病毒免疫反应中的作用,为开发新的抗病毒策略提供理论基础。该研究对理解宿主抗病毒机制具有重要科学意义,并可能对临床治疗流感病毒感染提供新的视角。

AI项目思路:

科学问题:TRIM2如何调控A型流感病毒诱导的IFN-β表达?
前期研究:已有研究表明TRIM2参与抗病毒反应,但其具体机制尚不明确。
研究创新点:本研究将深入探讨TRIM2在IFN-β表达中的直接作用机制。
技术路线:包括病毒学、分子生物学、细胞培养和免疫检测技术。
关键技术:TRIM2与病毒RNA的相互作用分析,IFN-β启动子活性检测。
实验模型:使用A型流感病毒感染的细胞模型进行研究。

AI技术路线图

        graph TD
          A[研究起始] --> B[文献回顾与假设提出]
          B --> C[实验设计与方法学准备]
          C --> D[A型流感病毒感染模型建立]
          D --> E[TRIM2与病毒RNA相互作用分析]
          E --> F[TRIM2对IFN-β启动子活性的影响]
          F --> G[IFN-β表达水平测定]
          G --> H[TRIM2功能丧失与获得研究]
          H --> I[数据收集与分析]
          I --> J[结果解释与科学验证]
          J --> K[研究结论与未来方向]
          K --> L[研究结束]
      
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