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金属蛋白CoaR调控钴离子稳态平衡和钴胺素生物合成的结构与机制研究

批准号:
22107046
项目类别:
青年科学基金项目(C类)
资助金额:
30.0 万元
负责人:
刘茜醇
依托单位:
学科分类:
生物分子的化学生物学
结题年份:
2024
批准年份:
2021
项目状态:
已结题
项目参与者:
刘茜醇

项目摘要

结项摘要

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中文摘要
体内金属离子的稳态平衡是维持生物体各项功能的正常运转和代谢稳定的必要前提。各类金属调控蛋白质和转运蛋白是负责维持金属离子稳态平衡的首要控制因素,因此理解其结构和机理对破解生命的奥秘有重要意义。钴离子作为生物体必须的微量元素,最重要的作用是作为钴胺素辅基的中心离子参与各种催化和代谢调控过程。CoaR是一种在蓝细菌中进化出的的钴离子转录因子,研究报导CoaR不仅可高特异性的响应Co(II),还能响应钴胺素合成途径中的四吡咯类(TP)中间产物,从而实现对钴胺素生物合成的反馈调控,但至今CoaR的结构和变构调控机制均不明确。因此,本项目拟从TP-CoaR复合物和结构域间相互作用为切入点,并结合近期发展的蛋白质工程手段、蛋白质晶体学和多种谱学表征手段,旨在详细阐明CoaR调控钴离子稳态平衡和钴胺素合成的分子机理,从而可加深人们对转录因子结构-功能关系的理解和为研究蛋白质功能的融合进化提供新见解。
英文摘要
Metal ion homeostasis is essential for living organisms to maintain cell viability. It is strictly controlled by a variety of metal sensors and transporters. Therefore, understanding their structure and mechanism is of great importance to reveal the mystery of life. Cobalt, an essential trace element for organism, plays a vital role in various catalytic and metabolic processes as the central ion of the coenzyme cobalamin. The metalloregulatory protein CoaR found in cyanobacteria is responsible for maintaining cobalt homeostasis and provides feedback control to cobalamin biosynthesis. It can response both to Co (II) with high specificity and to tetrapyrrole (TP) intermediates in the cobalamin biosynthesis pathway. However, the structure and allosteric regulation mechanism of CoaR are still unclear. This project aims to elucidate the molecular mechanism of CoaR involved in cobalt homeostasis and cobalamin biosynthesis by using protein engineering, protein crystallography and spectroscopic methods. Our studies could deepen the understanding of the structure-function relationship of transcription factors and provide insights for protein evolution.
钴是生物体必须的微量元素,可作为含四吡咯分子骨架的钴胺素辅基(VB12)的中心离子参与各种催化和代谢调控过程。CoaR是一种在蓝细菌中进化出来的钴离子转录因子,能感受Co(II)和钴胺素生物合成途径中的咕啉中间产物,从而实现对钴胺素生物合成的反馈调控。本项目使用蛋白质工程和多种生物物理化学方法对CoaR进行了表征,初步阐明其变构调控的分子机理。位于CoaR羧基端的金属结合基序能参与Co(II)和咕啉分子的配位,作为一个构象开关在Co(II)结合位点和咕啉结合口袋间进行转换,带动蛋白质分子发生“关闭”-“开放”模式的构象转变,进而改变启动子DNA的结构,调控下游Co(II)外排泵CoaT的表达水平,起到调节钴离子稳态平衡和钴胺素生物合成的作用。这种能同时响应金属离子和对应四吡咯配合物的变构调控方式非常独特,对进一步理解金属-四吡咯类辅基(如钴-钴胺素、铁-血红素、镁-叶绿素和镍-F430等)的生物合成调控有重要意义。
基于天冬酰胺内肽酶偶联 19F 研究蛋白质构象转变
  • 批准号:
    2024JJ6378
  • 项目类别:
    省市级项目
  • 资助金额:
    0.0万元
  • 批准年份:
    2024
  • 负责人:
    刘茜醇
  • 依托单位:
国内基金
海外基金