利用赝接触位移研究瞬态蛋白复合物三维结构的测定方法

基本信息
批准号:21673122
项目类别:面上项目
资助金额:66.00
负责人:苏循成
学科分类:
依托单位:南开大学
批准年份:2016
结题年份:2020
起止时间:2017-01-01 - 2020-12-31
项目状态: 已结题
项目参与者:陈家良,曹婵,王晓,陈甚娜,杨峰,潘彬彬,公言军,李尚
关键词:
生物核磁顺磁效应赝接触位移核磁共振波谱学瞬态蛋白质复合物
结项摘要

The formation of transient association between a protein and its binding partner plays an important role in accomplishing the physiological functions of a protein. Characterizations of the three-dimensional (3D) structures of transient protein complexes are generally difficult using routine biophysical methods. This is because the structural restraints need to be collected quickly and trapping by crystallization is rarely possible for a protein complex with limited lifetime. In this proposal, we use Sortase A from Staphylococcus aureus as a model protein and attempt to determine the 3D structure of thioacyl intermediate formed by Sortase A and sorting peptide. Srortase A is a transpeptidase that is essential for cell-wall maintenance and expansion in Gram-positive bacteria. It recognizes polypeptides containing the LPXTG motif (where X can be any amino acid) and cleaves the peptide bond between the threonine and glycine residues accompanied by formation of a thioacyl intermediate with the active-site residue Cys184. To date, no detailed structural information is available for the enzyme-substrate intermediate, because the lifetime of this intermediate is limited and hence its concentration in solution is low. The paramagnetic effects including pseudocontact shifts (PCS) and paramagnetic relaxation enhancement (PRE) are obtained via site-specific labeling Sortase A with a rigid lanthanide binding tag. PCS measured by nuclear magnetic resonance (NMR) spectroscopy contain long-range structural restraints of biomolecules and the possibility of determining the structure of the thioacyl intermediate from the PCSs will be explored in this proposal. The detailed interaction of Sortase A, sorting peptide and calcium will be analyzed by paramagnetic NMR spectroscopy, and the effect of calcium in the enzymatic activity will be revisited based on the determined 3D structure of thioacyl intermediate.

如何表征蛋白质瞬态复合物的结构和动态过程对于阐述重要的生命过程具有重要的意义,但是由于瞬态蛋白质复合物的存在时间通常较短并且含量往往较低,获得其三维结构非常困难。发展新的核磁共振技术并能有效获得该类瞬态复合物的三维构象并在此基础上了解其动态学行为,可以深刻了解该类蛋白质的结构-动态-功能的关系,并能揭示生命运动的一些重要过程。本课题中,我们以金黄色葡萄球菌转肽酶Sortase A作为目标蛋白。Sortase A在催化过程中首先与信号肽形成硫酯中间体,随后信号肽与胞外糖肽形成细胞壁。但是硫酯中间体寿命很短,该类三维结构一直没有报道。我们利用顺磁标记的方式定点选择性标记该蛋白。在此基础上,我们尝试利用不同的顺磁探针获得有效的赝接触位移,并以赝接触位移为结构限制性条件计算Sortase A与信号肽形成的硫酯中间体的三维结构,在得到结构的基础上探讨该类酶的动态学与功能关系以及钙离子的作用。

项目摘要

生物体系存在大量不稳定、低含量蛋白质复合物,而这类复合物发挥着重要生理功能。酶催化中间体代表了一大类蛋白质不稳定复合物,但是目前仍然缺乏有效的结构测定方法。本项目拟发展拟发展一种解析低含量、短寿命蛋白瞬态复合物三维结构的核磁共振方法。本项目以金黄色葡萄球菌转肽酶Sortase A为研究目标,通过顺磁核磁共振提供的长程结构限制解析该短寿命的酶催化中间体。本课题的两个关键点在于,一是位点选择性地连接顺磁探针,获得硫酯中间体复合物高质量的顺磁效应数据;二是归属短寿命的硫酯中间体复合物的共振信号。我们通过设计合成一系列顺磁探针,并分别对其进行筛选,最终获得了能够位点选择性标记且高质量的顺磁探针,成功收集到了大量硫酯中间体复合物的顺磁数据。随后我们发展了选择性同位素氨基酸标记蛋白质结合顺磁效应的策略归属短寿命的硫酯中间体复合物的共振信号。通过以上两部分的工作我们成功解析了SrtA酶催化过程中的硫酯中间体复合物的三维结构。结构分析表明我们计算得到的SrtA硫酯中间体复合物结构能够阐明SrtA与底物识别的分子机制,与相关的生化实验结果吻合。与文献报道的硫酯中间体类似物结构不同,我们计算的硫酯中间体复合物催化位点的结构可以很好地解释后续的亲核转肽或水解实验结果。这些结果表明解析短寿命的蛋白质-配体复合物结构对理解蛋白质-配体识别机制至关重要,同时能够为基于结构的药物设计提供更加准确的结构依据。

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

论大数据环境对情报学发展的影响

论大数据环境对情报学发展的影响

DOI:
发表时间:2017
2

一种光、电驱动的生物炭/硬脂酸复合相变材料的制备及其性能

一种光、电驱动的生物炭/硬脂酸复合相变材料的制备及其性能

DOI:10.16085/j.issn.1000-6613.2022-0221
发表时间:2022
3

宁南山区植被恢复模式对土壤主要酶活性、微生物多样性及土壤养分的影响

宁南山区植被恢复模式对土壤主要酶活性、微生物多样性及土壤养分的影响

DOI:10.7606/j.issn.1000-7601.2022.03.25
发表时间:2022
4

内点最大化与冗余点控制的小型无人机遥感图像配准

内点最大化与冗余点控制的小型无人机遥感图像配准

DOI:10.11834/jrs.20209060
发表时间:2020
5

疏勒河源高寒草甸土壤微生物生物量碳氮变化特征

疏勒河源高寒草甸土壤微生物生物量碳氮变化特征

DOI:10.5846/stxb201912262800
发表时间:2020

相似国自然基金

1

金属成形模具型面瞬态接触应力峰演变及原位测定研究

批准号:51275146
批准年份:2012
负责人:王成勇
学科分类:E0508
资助金额:78.00
项目类别:面上项目
2

转录因子结合蛋白Pirin及其复合物的晶体结构测定

批准号:30370295
批准年份:2003
负责人:马克·巴特拉姆
学科分类:C0505
资助金额:20.00
项目类别:面上项目
3

旋转超声电机微位移瞬态非线性机理及控制方法研究

批准号:51175264
批准年份:2011
负责人:孙志峻
学科分类:E0512
资助金额:60.00
项目类别:面上项目
4

智能压电结构接触-碰撞瞬态响应及其波动特性研究

批准号:11302107
批准年份:2013
负责人:沈煜年
学科分类:A0806
资助金额:28.00
项目类别:青年科学基金项目