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气味受体功能表达和配体识别的调控机制及机器学习模型预测的研究

批准号:
32070996
项目类别:
面上项目
资助金额:
58.0 万元
负责人:
余逸群
依托单位:
学科分类:
感觉与运动系统神经生物学
结题年份:
2024
批准年份:
2020
项目状态:
已结题
项目参与者:
余逸群

项目摘要

结项摘要

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中文摘要
气味受体功能表达是鉴定其特异性配体(气味分子)的前提,受体结合气味分子是嗅觉发生的首要步骤。气味信号的识别是通过不同气味受体的组合进行编码,但是这种编码机制依然不十分清楚。课题组前期研究工作表明受体对气味分子的反应及受体的功能表达受特定的氨基酸残基调控。基于以上研究结果,本项目拟用突变受体构建、荧光素酶分析和分子动力学模拟揭示调控气味受体调谐宽度的所有氨基酸残基并构建结合腔模型。在气味受体上明确氨基酸残基的协同作用对受体功能表达的调控。利用机器学习模型预测受体与气味分子结合和受体功能表达并通过荧光素酶分析验证模型预测结果。因此,我们将从氨基酸和三维结构层面揭示气味受体功能表达和配体结合的调控机制,为加快气味受体去孤儿化进程提供大量实验数据,从而为理解嗅觉编码机制提供崭新的理论基础。
英文摘要
Functional expression of odorant receptor is the prerequisite to identity its specific ligand (odorant molecule), while the binding between odor and receptor is the primary step in odor perception. Recognition of odor signals is via the combinatorial coding by various odorant receptors. However, the mechanism underlying the olfactory coding is still elusive. Our previous work showed specific amino acid residues in odorant receptors regulated the odor responsiveness and functional expression. Based on these data, this proposal will identify the residues responsible for the tuning breadth of odorant receptor and establish the three-dimensional binding cavity model through mutated receptor construction, luciferase assay and molecular dynamic simulation. Meanwhile, we will elucidate the synergic role of various amino acid residues in functional expression of odorant receptors. Through establishing machine learning model, we will predict the ligand binding and functional expression of odorant receptors. All the predictive results will be verified by cell-based functional assay in vitro. Thus, we will disclose the mechanism underlying the ligand binding and functional expression of odorant receptors at amino acid residue and three-dimensional structural levels. This study will provide numerous data for the deorphanization of odorant receptors and accordingly put forward new theoretical basis for understanding the olfactory coding.
嗅觉受体与气味分子的结合是嗅觉发生的首要步骤,但大多数受体与气味分子的结合配对依然未知,调控受体对气味分子响应及在异源细胞中上膜表达的关键位点也值得深入研究。通过此项目,我们构建出机器学习模型预测受体与气味分子的结合,鉴定出63对新的受体-气味配对,并脱孤了25个嗅觉受体。利用机器学习模型和受体功能表达技术预测并验证跨膜区域TM4在受体上膜表达中的关键作用,鉴定出T161与T148、S151相互关联调控嗅觉受体上膜表达,并改变受体对气味的反应特异性。通过78个突变体构建和受体功能分析明确调控MOR256-8对气味响应的21个氨基酸残基位点,这些位点调控受体的气味分子识别范围和受体调谐宽度。通过构建MOR256-3与其他G蛋白偶联受体如β2AR的嵌合体,阐明胞外结构域ECL2在受体识别气味分子中的关键作用,ECL2在受体-气味分子识别过程中的作用没有受体结合腔特异,对配体进入结合腔起非特异分子筛的作用。这些研究成果从多方面揭示了受体识别气味分子和功能表达的关键因素,为推动嗅觉受体的脱孤与更好地理解嗅觉编码机制提供了扎实的基础。
几丁质酶样蛋白Ym2调控嗅上皮再生和介导衰老的机制研究
  • 批准号:
    --
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    54万元
  • 批准年份:
    2022
  • 负责人:
    余逸群
  • 依托单位:
国内基金
海外基金