细菌三型分泌系统转运蛋白的能量利用机制研究

基本信息
批准号:31770925
项目类别:面上项目
资助金额:60.00
负责人:白凡
学科分类:
依托单位:北京大学
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:郭金鹏,赵轶凡,吴绍函,田甜,马琪,李颖星
关键词:
原位/实时蛋白分泌显微成像三型分泌系统自由能
结项摘要

Type III Secretion System(T3SS), a kind of important virulence factors in many bacterial pathogens, is a protein translocating machine which is precise, highly efficient and dynamic. Up to now, most of our knowledge about how to secrete proteins through T3SS comes from the flagellar system, relying on studies using electron-microscopy or biochemical methods. Studies about the dynamic process and mechanism of protein secretion through T3SS are very limited. Here, we propose to use Single Molecule Fluorescence Imaging to monitor how three components of the ATPase complex(MxiN, Spa47 and Spa13) in the Shigella Mxi-Spa system, a typical T3SS, drive protein translocation. We plan to determine the stoichiometry of these three proteins and their exchange rate between the basal body and cytoplasmic pool, and to analyze the free energy utilization from aspects of ATP concentration, proton motive force and pH value. Further, in in vitro and in vivo conditions, we will investigate the molecular basis and energy utilization by triggered T3SS to deliver effector proteins, and compare differences between T3SS and flagella. This program will not only help us learn more about T3SS, but also contribute to developing new drugs targeting T3SS, with vital scientific and medical values.

病原菌的重要毒力因子三型分泌系统是一个精密、高效、动态的蛋白质转运机器。目前研究蛋白分泌机制主要是利用电镜或生化技术在鞭毛系统中完成,而揭示三型分泌系统分泌蛋白的动态过程和机制鲜见报道。本项目将以代表性三型分泌系统--志贺氏菌Mxi–Spa系统为研究对象,采用单分子荧光成像方法,实时、原位、高时空分辨率的观测ATP酶复合物组分(MxiN、Spa47和Spa13)驱动蛋白分泌的动态过程,计算复合物中分子数量与交换频率,从ATP、跨膜电势差和pH值角度全面分析驱动这种过程的能量基础。进一步在志贺氏菌Mxi–Spa系统体内、体外模型中,解析三型分泌系统在激活状态下转运效应蛋白的分子基础和能量利用机制,比较与鞭毛系统在能量利用上的差异。本项目的开展将有助于揭示病原菌中三型分泌系统这类蛋白质机器的能量利用基础,具有重要的科学意义,还有助于开发新的药物作用靶标,具有重要的医学意义。

项目摘要

本项目“细菌三型分泌系统转运蛋白的能量利用机制研究”整体执行顺利,基本完成项目申请时设置的研究目标和研究内容,经费使用符合国家规定。通过本项目的研究,我们发展、优化了适用于单细菌荧光成像的荧光蛋白、荧光染料,在单细菌层面实现细胞膜通透性、跨膜电势差、pH 值、ATP 浓度等不同能量代谢指标的实时测量,来刻画细菌的能量状态。结合高分辨率荧光显微成像技术,以大肠杆菌、溶藻弧菌的三型分泌系统-细菌鞭毛蛋白输出为研究对象,我们实时测量鞭毛蛋白输出速率、细菌鞭毛长度,并建立蛋白质输出与细胞能量状态之间的联系。本研究刻画了典型的细菌三型分泌系统-细菌鞭毛蛋白输出的时空动态过程,揭示了细菌三型分泌系统的能量利用机制。

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

基于 Kronecker 压缩感知的宽带 MIMO 雷达高分辨三维成像

基于 Kronecker 压缩感知的宽带 MIMO 雷达高分辨三维成像

DOI:10.11999/JEIT150995
发表时间:2016
2

低轨卫星通信信道分配策略

低轨卫星通信信道分配策略

DOI:10.12068/j.issn.1005-3026.2019.06.009
发表时间:2019
3

资本品减税对僵尸企业出清的影响——基于东北地区增值税转型的自然实验

资本品减税对僵尸企业出清的影响——基于东北地区增值税转型的自然实验

DOI:10.14116/j.nkes.2021.03.003
发表时间:2021
4

青藏高原狮泉河-拉果错-永珠-嘉黎蛇绿混杂岩带时空结构与构造演化

青藏高原狮泉河-拉果错-永珠-嘉黎蛇绿混杂岩带时空结构与构造演化

DOI:10.3799/dqkx.2020.083
发表时间:2020
5

氯盐环境下钢筋混凝土梁的黏结试验研究

氯盐环境下钢筋混凝土梁的黏结试验研究

DOI:10.3969/j.issn.1001-8360.2019.08.011
发表时间:2019

白凡的其他基金

相似国自然基金

1

细菌VI型分泌系统转运金属离子的功能及机制研究

批准号:31670053
批准年份:2016
负责人:沈锡辉
学科分类:C0103
资助金额:68.00
项目类别:面上项目
2

三型分泌系统的组装及其调控肠道细胞增殖和细菌毒力的机制

批准号:31772741
批准年份:2017
负责人:周晓辉
学科分类:C1803
资助金额:61.00
项目类别:面上项目
3

三型分泌系统开关蛋白SepD调控效应蛋白输出的分子机制

批准号:31370166
批准年份:2013
负责人:王岱
学科分类:C0108
资助金额:80.00
项目类别:面上项目
4

革兰氏阴性细菌VIII型蛋白质分泌系统的结构与功能研究

批准号:31600604
批准年份:2016
负责人:郑江歌
学科分类:C0501
资助金额:20.00
项目类别:青年科学基金项目