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Tat转运系统的组装和信号肽识别的机制研究

批准号:
32100972
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:
严照峰
依托单位:
学科分类:
结构生物学
结题年份:
2024
批准年份:
2021
项目状态:
已结题
项目参与者:
严照峰

项目摘要

结项摘要

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中文摘要
Tat转运系统是细菌内膜上的折叠蛋白转运系统,负责将N端含有双精氨酸信号肽的胞质蛋白跨膜转运到周质空间。相比于Sec等非折叠蛋白转运系统,Tat转运系统转运折叠蛋白底物,这意味着其转运机理与众不同。Tat转运系统广泛存在于病原菌中,对其致病力具有重要作用。由于哺乳动物中缺少Tat转运系统,这使得抑制其正常工作的小分子药物具有低毒性的优点。然而,Tat转运系统的研究进展迟缓,尤其是Tat转运系统的整体组装机制和底物识别机制的缺乏,严重阻碍了我们对其工作机制的理解,从而限制了以Tat转运系统为靶标的药物开发。本项目旨在解析Tat转运系统整体复合物以及与双精氨酸信号肽的结构,结合基于结构的生化和功能实验,阐明Tat转运系统的整体组装机制以及对双精氨酸信号肽的识别机制,以期为探究Tat转运系统的工作机制提供重要基础,也为以Tat转运系统为靶标的药物研发提供线索。
英文摘要
The Tat transport system is a bacterial folded protein transport system in the inner membrane, which is responsible for transporting the cytoplasmic protein containing the amino-terminal twin-arginine signal peptide across the inner membrane to the periplasmic space. Compared with unfolded protein transport systems such as Sec, the Tat transport system transports folded proteins, which means that its transport mechanism is unique. The Tat transport system is widely distributed in pathogenic bacteria and plays an important role in its pathogenicity. Due to the lack of the Tat transport system in mammals, small molecule drugs that inhibit its working will have the advantage of low toxicity. However, the research progress of the Tat transport system has been slow, especially the lack of the overall assembly mechanism and substrate recognition mechanism, which has severely hindered our understanding of its working mechanism, thus limiting the development of drugs targeting the Tat transport system. In this project, we will determine the structures of the overall complex of the Tat transport system without and with the twin-arginine signal peptide, and perform structure-based biochemical and functional experiments, to clarify the overall assembly of the Tat transport system and the recognition mechanism of the twin-arginine signal peptide by Tat transport system. We hope this project will provide an important basis for the working mechanism of the Tat transport system, and also provides clues for development of drugs targeting the Tat transport system.
蛋白转运系统是细胞内负责跨膜转运蛋白质的重要大分子机器,参与细胞的生长、繁殖、衰老和死亡等关键生命活动,因此,蛋白转运机制的研究一直是生命科学领域的前沿课题。Tat转运系统作为一种特殊的蛋白转运系统,能够转运已折叠的蛋白质,与传统的非折叠蛋白转运系统不同,其转运机制具有独特性。由于其复杂的结构和动态转运过程,研究Tat转运系统的组装和转运机制一直是该领域的核心挑战。本项目采用冷冻电镜、AlphaFold 3预测和功能实验,揭示了TatAC和TatBC复合物的组装模式及TatBC复合物识别双精氨酸信号肽的分子机制。在Tat系统的组装方面,TatA和TatB的N端跨膜螺旋TM1与TatC的TM5和TM6结合,形成疏水相互作用。TatB的C端延伸至TatC的TM1区域,并参与信号肽的识别;而TatA的C端不与TatC直接相互作用,而是为孔道的形成提供空间,从而促进已折叠底物的转运。在信号肽的识别中,TatC是主要的结合蛋白,TatB也参与其相互作用。信号肽的结合诱导TatC结合位点发生局部构象变化,并与TatC形成2:2的结合比例。双精氨酸(RR)序列通过与TatC高度保守的氨基酸残基发生相互作用,涉及静电力、π-阳离子相互作用和氢键。信号肽中的亲水性残基(如Ser13、Arg16和Lys19)面向胞质,而疏水性残基(如Leu17和Leu18)则插入膜内层,与TatC相互作用。这一识别机制有效地解释了双精氨酸信号肽序列(x-R-R-x-Φ-Φ-x)的分布规律。本研究不仅加深了对Tat转运系统工作机制的理解,同时为其他折叠蛋白转运系统的机制研究提供了重要的启示和理论依据。
外排泵Cdr1介导白色念珠菌唑类耐药及其被米尔贝肟抑制的结构机理
  • 批准号:
    32371279
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    50万元
  • 批准年份:
    2023
  • 负责人:
    严照峰
  • 依托单位:
国内基金
海外基金