项目来源
国家自然科学基金(NSFC)
项目主持人
刘磊
项目受资助机构
清华大学
立项年度
2017
立项时间
未公开
项目编号
91753205
研究期限
未知 / 未知
项目级别
国家级
受资助金额
300.00万元
学科
化学科学-化学生物学-生物分子的化学生物学
学科代码
B-B07-B0702
基金类别
重大研究计划-重点支持项目-生物大分子动态修饰与化学干预
关键词
蛋白质化学合成 ; 蛋白质翻译后修饰 ; 非经典泛素化修饰 ; 泛素探针 ; 蛋白质泛素化 ; protein ubiquitination ; atypical ubiquitylation ; protein chemical synthesis ; ubiquitin probe ; protein posttranslational modification
参与者
梅子青；李宜明；谭祥龙；谭晓丹；郑清芸；丁珊；邓晨；王涛；孔一夫
参与机构
中国农业科学院生物技术研究所；合肥工业大学
项目标书摘要：非经典(K6,K11,K27,K29,K33等)泛素化近期被发现在多种细胞内生物过程中发挥关键调控作用。然而非经典泛素化修饰蛋白的获取困难限制了其生物化学等研究的开展。本项目拟通过发展方法实现非经典泛素修饰蛋白、泛素链探针的高效率合成，力求从根本上解决蛋白获取的难题，并将获取的非经典泛素修饰蛋白用于研究其涉及的动态修饰调控，阐明其生物化学过程及生物物理机制。具体计划是:①发展异泛素及溴带辅基方法，实现非经典泛素链及修饰蛋白的高效化学合成;②发展光亲和二泛素探针及二硫键交联的活性二泛素探针，高效实现特异性去泛素化酶的捕获、筛查及泛素链与泛素识别酶、去修饰酶复合物的构建;③阐明非经典K27泛素链的特异性生成及水解机制;④解析蛋白酶体特异性识别分叉泛素链及其去泛素化分子机制。本项目的实施将从方法创新的视角大幅提升非经典泛素研究的能力，为国内外研究提供实用的化学生物学方法及蛋白质探针工具。
Application Abstract: Atypical ubiquitination(K6,K11,K27,K29,K33 etc.)has recently been revealed to play key regulatory roles in a variety of intracellular biological processes.However,the difficulty of obtaining atypical ubiquitin chains and ubiquitinated proteins limits the development of their biochemistry and biophysical studies.This project plans to carry out systematic studies on the development of new strategies for the efficient chemical synthesis of atypical ubiquitinated proteins and ubiquitin probes.These valuable ubiquitin reagents will be used to elucidate the biochemical and biophysical mechanisms of atypical protein ubiquitination.Specifically,we plan to examine the following ideas:1)develop"isoUb"unit and alkyl bromides based"auxiliary handle"to acheive the efficient chemical synthesis of atypical ubiquitin chains and ubiquitinated proteins;2)develop novel diubiquitin-based photoaffinity probes and disulfide cross-linked active probes for profiling,identification of linkage specific deubiquitinases,as well as to assemble the complex of atypical ubiquitin chains and their readers,writers or erasers;3)elucidate the specific generation and hydrolysis mechanism of atypical K27 linked ubiquitin chains;4)examine the mechanism of proteasome-specific identification of branched ubiquitin chains and the molecular mechanism of proteasomal degradation.The implementation of this project will enhance the study of atypical protein ubiquitination from the perspective of method innovation,as well as provide practical chemical biology methods and protein probe toolbox for further research.
项目受资助省
北京市
发展化学合成方法来获取各类非经典泛素修饰的蛋白质及泛素探针，并利用这些蛋白和探针来研究它们所参与的分子机制和生物学功能，能够促进解决相关重要的生物学问题，具有重要的研究意义。本项目团队合作攻坚，主要完成了下面三方面的工作。(1)发展拓宽了蛋白酰肼方法体系，优化、创新了异泛素单元、氨乙基—自然化学连接、可逆骨架修饰技术等蛋白质化学合成方法，实现非经典泛素修饰蛋白、泛素链探针的高效制备，取得了具有自主知识产权的专利技术;(2)将获取的非经典泛素修饰蛋白用于组学及生化评价，例如筛查识别蛋白、评估去泛素化酶水解特异性、鉴定新型E3酶、探查链相互作用蛋白质组等;(3)使用非经典泛素工具开展修饰蛋白的生物物理应用研究，解析了E3酶Ubr1介导的连续泛素化原理、AAA+ATPase p97工作机制、揭示磷酸化Parkin激活新机制等。项目自实施以来，共发表SCI标注论文51篇，包括Nature(2021)、Nat.Struct.Mol.Biol(2021)、Nat.Chem.Biol(2021)等，超额完成拟定的研究计划，彰显出蛋白质化学合成的样品制备技术在阐明复杂泛素蛋白质机器的生化作用过程以及复合物结构机制中的重要作用。
