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植酸InsP6激活YopJ家族效应蛋白的分子机制研究

批准号:
32171184
项目类别:
面上项目
资助金额:
58.0 万元
负责人:
张志民
依托单位:
学科分类:
结构生物学
结题年份:
2025
批准年份:
2021
项目状态:
已结题
项目参与者:
王永进、钟亮、刘家聪、黄慧思、周月娥

项目摘要

结项摘要

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中文摘要
YopJ家族效应蛋白是一类由III型分泌系统(T3SS)转运的致病性蛋白,广泛存在于动物致病菌和植物致病菌中。作为一类非经典的乙酰转移酶,YopJ家族效应蛋白的独特之处在于它们需要与宿主细胞中的植酸(InsP6)结合才能被激活,这在其他类型的乙酰转移酶中是没有发现过的,但具体的机制还有待深入研究。我们前期的实验解析了apo状态下YopJ家族成员PopP2的晶体结构,通过跟我们以往发表的激活状态的PopP2结构对比发现两者之间的构象差异超乎想象。结合初步的生化实验和计算机模拟,我们推测InsP6可以诱导位于催化核心域C-端的fold-switching结构域发生一个由α-螺旋向β-折叠的转变,进而稳定底物结合口袋。接下来我们希望通过NMR和更多的生化实验来验证这一结论。我们的工作将不仅仅揭示YopJ家族蛋白的活化机制,还将为深入研究fold-switching蛋白提供新的模型。
英文摘要
The Yersinia outer protein J (YopJ) family effectors are widely employed in the type III secretion system by both plant and animal pathogens. As non-canonical acetyltransferases, the enzymatic activities of YopJ family effectors are allosterically activated by the eukaryote-specific ligand inositol hexaphosphate (InsP6). However, the molecular mechanism underpinning remains undefined. Here we present the crystal structure of PopP2, a YopJ family member secreted by the plant pathogen Ralstonia solanacearum, in apo state. Structural comparison of apo-PopP2 with our previously reported InsP6-bound PopP2 complexes reveals a substantial conformational readjustment centered the substrate-binding site. Combined biochemical and computational analyses further identify a mechanism in which the association of InsP6 with PopP2 induces an α-helix-to-β-strand transition in the catalytic core, thus stabilizing the substrate recognition helix to form the target protein binding pocket. We will carry out NMR study and more biochemical anylysis to confirm our discovery. Together, our study will uncover the molecular basis governing InsP6-mediated allosteric regulation of YopJ family acetyltransferases and further expands the paradigm of fold-switching proteins.
YopJ家族效应蛋白是一类由革兰氏阴性菌的分泌的致病性蛋白,在多种动物和植物病原菌的致病过程中发挥着关键的作用。我们在前期的研究中初步解析了非活化状态的YopJ家族效应蛋白PopP2的三维结构,推测PopP2结合植酸后结构会出现fold-switching:一部分参与底物结合的肽段发生了从α-螺旋向β-折叠的转变。在本项目中,我们尝试获得更高分辨率的apo状态的PopP2的结构,并借助核磁共振或突变体实验等证实PopP2结合InsP6后的结构变化。以此为基础,开展靶向YopJ家族蛋白的药物研究。.我们通过大规模优化成功的提高了晶体的分辨率。虽然预期通过核磁共振实验揭示PopP2结合InsP6前后结构变化的实验由于蛋白样品在低盐缓冲液中的不稳定性没有取得理想的效果,但我们及时启动了备用方案,在详细对比了apo与结合了InsP6的PopP2的结构后,选取了介导fold-switching的关键残基进行突变,并在体外和植物中验证了fold-switching对PopP家族蛋白活性的调控作用。PopP2蛋白与底物结合模式的分析可以用于指导其他YopJ家族蛋白的作用机制解析,例如我们成功了阐述了另一个YopJ家族蛋白XopJ的天然突变体通过丧失某些底物结合的能力从而实现免疫逃逸。这些工作不仅拓展了人们对YopJ 家族蛋白毒性机制的深入认识,还为深入研究折叠转变蛋白提供了新的模型。YopJ家族蛋白结构的解析也为靶向分子设计提供了理论基础:我们发现InsP6结合口袋中一些保守的赖氨酸和精氨酸发挥着关键的作用,因此我们开发了一系列可以在细胞内分别高效共价修饰蛋白活性中心附近赖氨酸和精氨酸的共价探针,为后续YopJ家族蛋白高选择性抑制剂的开发提供了坚实的基础。
T7分泌系统免疫因子抑制毒蛋白活性的作用机制研究
  • 批准号:
    --
  • 项目类别:
    省市级项目
  • 资助金额:
    10.0万元
  • 批准年份:
    2022
  • 负责人:
    张志民
  • 依托单位:
植酸InsP6激活YopJ家族效应蛋白的分子机制研究
  • 批准号:
    --
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    58万元
  • 批准年份:
    2021
  • 负责人:
    张志民
  • 依托单位:
鼠疫杆菌效应蛋白YopJ与MAPK激酶的作用机制研究
  • 批准号:
    31800638
  • 项目类别:
    青年科学基金项目
  • 资助金额:
    28.0万元
  • 批准年份:
    2018
  • 负责人:
    张志民
  • 依托单位:
国内基金
海外基金