线粒体钙离子单向转运体MCU的转运和抑制机制研究

基本信息
批准号:31770899
项目类别:面上项目
资助金额:60.00
负责人:周界文
学科分类:
依托单位:中国科学院分子细胞科学卓越创新中心
批准年份:2017
结题年份:2021
起止时间:2018-01-01 - 2021-12-31
项目状态: 已结题
项目参与者:薛红娟,沈莉娟,杜玲瑜,李敏,董颖,杨雅青,吴红毅
关键词:
配体结合通道蛋白抑制机制核磁共振调控蛋白
结项摘要

Calcium is one of the most versatile and universal signalling agents in the human body. Calcium influx to the mitochondrial matrix is mediated by an inner membrane calcium channel called mitochondrial calcium uniporter (MCU). MCU is a calcium-conducting channel with remarkably high conductance and selectivity, but its primary sequence does not resemble any calcium channel studied to date. MCU activity is membrane potential dependent and sensitive to ruthenium red or its derivative Ru360. Moreover, in metazoans, the calcium-conducting activity of MCU absolutely requires the presence of the single-transmembrane protein EMRE(Essential MCU REgulator). Previously, we reported the structure of the pore region of MCU from Caenorhabditis elegans, determined using nuclear magnetic resonance (NMR) and electron microscopy (EM). MCU is a homo-oligomer with novel channel architecture. The critical DxxE motif forms the pore entrance, which features two carboxylate rings. The new structure prompted many interesting mechanistic questions of MCU activation and regulation. Here we propose a detailed study to determine the calcium selectivity filter of MCU, the mechanism of Ru360 block, and MCU-EMRE interaction. Our research will provide valuable knowledge to decipher the molecular mechanism of calcium uptake by MCU.

钙离子是人体各项生理活动不可缺少的重要信使之一。线粒体内膜上的钙离子通道MCU是将钙离子转运进入线粒体基质的重要途径。MCU具有很高的钙离子转运能力和选择性,其蛋白序列与迄今已知的任何钙离子通道都不相似。钙离子经由MCU进入基质的过程是一个依赖线粒体内膜电势,并对钌红、Ru360非常敏感的过程。此外,在动物线粒体中,MCU需要另外一个跨膜蛋白EMRE才能完成钙离子转运的过程。前期我们利用核磁共振技术结合电镜解析了MCU通道核心区域的三维结构,发现MCU形成了一个同源五聚体,揭示了MCU中DxxE形成了一个双层羧酸环的通道入口。然而MCU精确的钙离子选择机制和转运机制仍然缺乏。本项目中我们将联合应用核磁和生化手段,在分子水平上研究钙离子转运过程中MCU的钙离子选择机制、Ru360抑制机理和EMRE调控机制,使我们对MCU离子通道有更全面的认识和理解。

项目摘要

MCU是线粒体内膜上将钙离子转运进入线粒体基质的钙离子通道。MCU具有很高的钙离子转运能力和选择性,并对钌红、Ru360非常敏感。在动物线粒体中,MCU需要EMRE的辅助才能完成钙离子转运。MCU精确的钙离子选择机制和转运机制仍然缺乏。本项目中我们联合应用结构和生化手段,在分子水平上研究钙离子转运过程中MCU的钙离子选择机制、Ru360抑制MCU转运钙离子的机理和EMRE调控MCU的机制。我们前期通过Mn2+的顺磁滴定,确认了Ca2+的结合位点是通道口的DxxE motif,Ru360也通过结合在DxxE上抑制MCU的活性。我们进一步通过SEC-MALS,ITC,crosslinking等生化实验,测定了人源MCU-EMRE的化学当量为1:1。在把研究对象调整为盘基网柄菌DdMCU后,我们解析了DdMCU-NTD的晶体结构,发现钙离子对DdMCU-NTD的寡聚状态起调控作用,并且获得了DdMCU全长的电镜图。当前的实验结果基本完成了项目的预期目标,完成情况良好。

项目成果
{{index+1}}

{{i.achievement_title}}

{{i.achievement_title}}

DOI:{{i.doi}}
发表时间:{{i.publish_year}}

暂无此项成果

数据更新时间:2023-05-31

其他相关文献

1

农超对接模式中利益分配问题研究

农超对接模式中利益分配问题研究

DOI:10.16517/j.cnki.cn12-1034/f.2015.03.030
发表时间:2015
2

基于ESO的DGVSCMG双框架伺服系统不匹配 扰动抑制

基于ESO的DGVSCMG双框架伺服系统不匹配 扰动抑制

DOI:
发表时间:2018
3

基于细粒度词表示的命名实体识别研究

基于细粒度词表示的命名实体识别研究

DOI:10.3969/j.issn.1003-0077.2018.11.009
发表时间:2018
4

丙二醛氧化修饰对白鲢肌原纤维蛋白结构性质的影响

丙二醛氧化修饰对白鲢肌原纤维蛋白结构性质的影响

DOI:10.7506/spkx1002-6630-20190411-143
发表时间:2020
5

PI3K-AKT-mTOR通路对骨肉瘤细胞顺铂耐药性的影响及其机制

PI3K-AKT-mTOR通路对骨肉瘤细胞顺铂耐药性的影响及其机制

DOI:
发表时间:2021

周界文的其他基金

批准号:31570746
批准年份:2015
资助金额:65.00
项目类别:面上项目

相似国自然基金

1

线粒体钙单向转运体(MCU)在心脏应激反应中的作用及机制研究

批准号:31570840
批准年份:2015
负责人:潘欣
学科分类:C0503
资助金额:65.00
项目类别:面上项目
2

线粒体钙单向转运体结构与功能研究

批准号:31900857
批准年份:2019
负责人:卓微
学科分类:C0501
资助金额:24.00
项目类别:青年科学基金项目
3

线粒体钙单向转运体在颅脑海水浸泡伤中的作用机制研究

批准号:81372128
批准年份:2013
负责人:张剑宁
学科分类:H2401
资助金额:70.00
项目类别:面上项目
4

线粒体钙单向转运体在脑缺血预适应保护中的作用及机制研究

批准号:30972855
批准年份:2009
负责人:王士雷
学科分类:H0906
资助金额:29.00
项目类别:面上项目