基因编码非天然氨基酸研究细胞色素c氧化酶功能

基本信息
批准号:31270859
项目类别:面上项目
资助金额:80.00
负责人:刘晓红
学科分类:
依托单位:中国科学院生物物理研究所
批准年份:2012
结题年份:2016
起止时间:2013-01-01 - 2016-12-31
项目状态: 已结题
项目参与者:孙云,潘延超,李家松,周庆,胡诚
关键词:
基因编码非天然氨基酸TyrHis共价交联细胞色素c氧化酶肌红蛋白
结项摘要

Cytochrome c oxidase (CcO) is a large trans-membrane protein complex.It performs efficient four-electron reduction of oxygen to water, helping to establish a trans-membrane difference of proton electrochemical potential, without releasing toxic, reactive oxygen species (ROS) such as superoxide and peroxide. Because of its importance in biogenetics,fascinating chemistry, and potential applications in fuel cells, it has been intensively investigated by structural biologists, enzymologists, and synthetic chemists. .While tremendous progress has been made, several important questions about the structural features and mechanism still remain. Of particular interest is the unique post-translationally modified covalent cross-link between tyrosine residue and a nearby histidine residue (Tyr-His cross-link) which is confirmed by biochemical and biophysical studies. Importantly, the cross-link is conserved in bacterial and mammal cells, thus implicating a strong evolutionary connection and the functional significance of the cross-link. A major limitation of our understanding is that such a post-translational modification cannot be directly probed through traditional site-directed mutagenesis methods. To contribute to the understanding of the post-translationally modification function, we will make model CcO proteins by engineering an artificial cross-link in target proteins. .Our early studies have found that Mb with encoded 3-imidazolyltyrosine can simulate function of CcO. In this study, a series of 3-imidazolyltyrosine analogues will be further synthesized and site-specific incorporated to specific sites of target proteins by genetic encoding. We will use these new tools to study the catalytic mechanism of CcO. Various means of spectroscopy analysis will be helpful for answering the particularly interesting question of the function of Tyr-His covalent bonding in CcO. Finally, a easy to study model enzyme with similar or higher CcO activity will be obtained. .The study will be helpful for explain the mechanism of CcO and introduce a new tool for protein engineering.

细胞色素c氧化酶(CcO)是一种膜蛋白复合物,它能高效催化氧气转化为水,产生质子梯度,而几乎不产生活性氧。由于其在能量代谢和调节中的重要地位,一直是生物学中重要的研究课题。生化和晶体学研究发现,CcO活性中心存在一个从细菌到哺乳动物细胞中保守的,翻译后修饰形成的 Tyr-His共价交联。由于缺乏有效的对其突变的手段及将这种共价交联引至其他模型蛋白的方法,其确切作用仍是目前研究的焦点。.前期研究发现,通过在容易表达纯化的肌红蛋白中编码含Tyr-His交联元素的咪唑酪氨酸,可以模拟CcO的功能。在此基础上,我们将继续合成一系列功能酪氨酸类似物并将其基因编码到蛋白质中.我们将利用这些新的工具系统研究CcO的催化机理,利用各种光谱学手段进一步揭示Tyr-His共价交联的功能,并获得可以和CcO活性媲美的,易于研究的模拟酶。.该研究将有助于揭示CcO的酶催化机制,并为人工设计新酶提供一个全新的工具。

项目摘要

细胞色素c 氧化酶(CcO)是一种膜蛋白复合物,它能高效催化氧气转化为水,产生质子梯度,而几乎不产生活性氧。由于其在能量代谢和调节中的重要地位,一直是生物学中重要的研究课题。生化和晶体学研究发现,CcO 活性中心存在一个从细菌到哺乳动物细胞中保守的,翻译后修饰形成的 Tyr-His共价交联。由于缺乏有效的对其突变的手段及将这种共价交联引至其他模型蛋白的方法,其确切作用仍是目前研究的焦点。.前期研究发现,通过在容易表达纯化的肌红蛋白中编码含Tyr-His 交联元素的咪唑酪氨酸,可以模拟CcO 的功能。在此基础上,我们继续合成了一系列功能酪氨酸类似物并将其基因编码到蛋白质中.我们利用这些新的工具系统研究了CcO 的催化机理,利用各种光谱学手段进一步揭示了Tyr-His 共价交联的功能,并获得了可以和CcO 活性媲美的,易于研究的模拟酶。.该研究揭示了CcO 的酶催化机制,为人工设计新酶提供了一个全新的工具。

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

DeoR家族转录因子PsrB调控黏质沙雷氏菌合成灵菌红素

DeoR家族转录因子PsrB调控黏质沙雷氏菌合成灵菌红素

DOI:10.3969/j.issn.1673-1689.2021.10.004
发表时间:2021
2

Influencing factors of carbon emissions in transportation industry based on CD function and LMDI decomposition model: China as an example

Influencing factors of carbon emissions in transportation industry based on CD function and LMDI decomposition model: China as an example

DOI:10.1016/j.eiar.2021.106623
发表时间:2021
3

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
4

视网膜母细胞瘤的治疗研究进展

视网膜母细胞瘤的治疗研究进展

DOI:
发表时间:2018
5

高压工况对天然气滤芯性能影响的实验研究

高压工况对天然气滤芯性能影响的实验研究

DOI:10.11949/0438-1157.20201260
发表时间:2021

刘晓红的其他基金

批准号:51505461
批准年份:2015
资助金额:20.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:30960126
批准年份:2009
资助金额:27.00
项目类别:地区科学基金项目
批准号:31360253
批准年份:2013
资助金额:49.00
项目类别:地区科学基金项目
批准号:81770390
批准年份:2017
资助金额:55.00
项目类别:面上项目
批准号:U1632133
批准年份:2016
资助金额:68.00
项目类别:联合基金项目
批准号:21473237
批准年份:2014
资助金额:100.00
项目类别:面上项目
批准号:81370336
批准年份:2013
资助金额:70.00
项目类别:面上项目
批准号:30901996
批准年份:2009
资助金额:20.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:31602200
批准年份:2016
资助金额:21.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:21377107
批准年份:2013
资助金额:45.00
项目类别:面上项目
批准号:31100616
批准年份:2011
资助金额:20.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:81172261
批准年份:2011
资助金额:61.00
项目类别:面上项目
批准号:81170217
批准年份:2011
资助金额:57.00
项目类别:面上项目
批准号:21703108
批准年份:2017
资助金额:26.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:30700809
批准年份:2007
资助金额:16.00
项目类别:青年科学基金项目

相似国自然基金

1

基因编码非天然氨基酸作为荧光探针

批准号:30870592
批准年份:2008
负责人:王江云
学科分类:C2104
资助金额:32.00
项目类别:面上项目
2

基因编码非天然氨基酸研究酪氨酸激酶的调控机制

批准号:31370016
批准年份:2013
负责人:李发慧
学科分类:C0505
资助金额:80.00
项目类别:面上项目
3

基因编码结合顺磁金属的非天然氨基酸研究蛋白质构象

批准号:31100616
批准年份:2011
负责人:刘晓红
学科分类:C0501
资助金额:20.00
项目类别:青年科学基金项目
4

基于基因编码非天然氨基酸技术构建分子内交联的稳定蛋白质药物

批准号:81302687
批准年份:2013
负责人:白玉
学科分类:H3404
资助金额:23.00
项目类别:青年科学基金项目