【導(dǎo)讀】通過干預(yù)修飾進(jìn)而干預(yù)代謝的小分子化合物。具體地，將就如下關(guān)鍵科學(xué)問題開。物；探索相關(guān)蛋白質(zhì)修飾酶類和底物通過何種網(wǎng)絡(luò)及分子機(jī)制進(jìn)行調(diào)控。于腫瘤發(fā)生發(fā)展有何病理意義。實(shí)現(xiàn)腫瘤的預(yù)防與干預(yù)。在廣度方面主要系統(tǒng)地發(fā)現(xiàn)參與細(xì)。方面，我們將重點(diǎn)研究對(duì)組蛋白甲基化和DNA去甲基化酶的調(diào)控機(jī)理；同時(shí)，用結(jié)構(gòu)生物學(xué)的策略尋找針對(duì)上述具有治療潛力的靶分子的活性小分子化合物。化、磷酸化、羥基化、甲基化修飾鑒定的技術(shù)方法與平臺(tái)。探討這些腫瘤發(fā)病過?；⒓谆鹊鞍椎孜锱c動(dòng)態(tài)變化。特別是細(xì)胞在表觀遺傳性狀及血管新生等生理性狀受雙加氧酶活力改變的影響。的轉(zhuǎn)化醫(yī)學(xué)研究和開發(fā)具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的抗癌新藥重大需求方面有所突破。地，同時(shí)培養(yǎng)一批交叉學(xué)科人才。闡明5－10個(gè)因組蛋白甲基化水平或。DNA甲基化水平改變導(dǎo)致的下游基因表達(dá)改變及其病理生理效應(yīng)。胞內(nèi)活性受KG及其結(jié)構(gòu)類似代謝物濃度調(diào)控的脯銨酸羥基化酶。

　　

【正文】 集機(jī)制和修飾調(diào)控方面的后起 之秀。研究團(tuán)隊(duì)成員已經(jīng)開展許多與本項(xiàng)目相關(guān)的研究，其中包括科技部 “973”項(xiàng)目、國(guó)家自然科學(xué)基金重大、重點(diǎn)項(xiàng)目和中國(guó)科學(xué)院創(chuàng)新項(xiàng)目，特別是具有相關(guān)國(guó)家級(jí)重大 /重點(diǎn)項(xiàng)目實(shí)施的豐富經(jīng)驗(yàn)，完全能確保本項(xiàng)目順利實(shí)施并達(dá)到預(yù)期目標(biāo)。 3. 前期工作基礎(chǔ)扎實(shí) 本項(xiàng)目研究團(tuán)隊(duì)在蛋白質(zhì)合成、折疊、修復(fù)、降解及氧化還原修飾研究等方面，已有著非常扎實(shí)的研究基礎(chǔ)，本項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)成員發(fā)表的與本項(xiàng)目相關(guān)的通訊作者 /第一作者研究論文中，在 Cell、 Nature、 Science 及子刊上 3 篇，影響因子大 10的有5 篇，影響因子 105 之 間的有 43 篇。這些扎實(shí)的研究工作基礎(chǔ)為本項(xiàng)目的順利實(shí)施與取得預(yù)期成果奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。 本項(xiàng)目也有很多前期工作基礎(chǔ)。本課題成員建立了多種有效的 “亮氨酰 tRNA 合成酶與底物氨基酸和 tRNA 相互作用 ”研究系統(tǒng)；深入研究了 EFG 和 LepA 參與的核糖體移位過程；在蛋白質(zhì)巰基亞硝基化修飾的功能和方法研究方面有堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)；對(duì) PDI 和其同源蛋白的結(jié)構(gòu)與功能關(guān)系有二十多年系統(tǒng)的研究基礎(chǔ)；對(duì)參與釀酒酵母氧化應(yīng)激的蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)、功能及相互作用關(guān)系進(jìn)行了系統(tǒng)的研究，初步闡明了氧化應(yīng)激過程中電子傳遞的結(jié)構(gòu)生物學(xué)基礎(chǔ)；系統(tǒng)研究了 酵母 Prion 蛋白 Ure2 的折疊、聚集以及其 GPx、 GST、 GRX 酶活性；在αSynuclein 和 TDP43 的聚集和包涵體形成機(jī)制方面取得了重要的研究成果，在雙功能輔伴侶對(duì)淀粉樣聚集蛋白的調(diào)控方面也有很好的進(jìn)展；在大分子擁擠與蛋白質(zhì)聚集關(guān)系研究方面具有特色；在甲醛作為 Tau 蛋白異常磷酸化的觸發(fā)因素研究方面35 以及核糖誘導(dǎo)蛋白質(zhì)糖基化錯(cuò)誤折疊等方面有系統(tǒng)的研究，提出了 “甲醛應(yīng)激 ”的新觀點(diǎn)。 4. 良好的工作條件和環(huán)境保障項(xiàng)目的順利實(shí)施 本項(xiàng)目依托、承擔(dān)和參加研究單位（中國(guó)科學(xué)院生物物理研究所、中國(guó)科學(xué)院上 海生命科學(xué)研究院生物化學(xué)與細(xì)胞生物學(xué)研究所、中國(guó)科技大學(xué)、北京大學(xué)和武漢大學(xué)）都屬于國(guó)內(nèi)一流的科研院校，有很強(qiáng)的綜合科研實(shí)力，尤其是大部分科研骨干都依托于國(guó)家級(jí)、省部級(jí)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，包括生物大分子國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室、腦與認(rèn)知國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室、分子生物學(xué)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室、合肥微尺度物質(zhì)科學(xué)國(guó)家實(shí)驗(yàn)室（籌）、病毒學(xué)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室等，為本項(xiàng)目的開展提供了非常好的工作環(huán)境和研究條件，滿足本項(xiàng)目在儀器設(shè)備和技術(shù)方法的需求。 課題設(shè)置 課題 1 ： 蛋白質(zhì)生物合成的質(zhì)量控制 預(yù)期目標(biāo)： 通過研究 LeuRS 對(duì)特異氨基酸及其對(duì) 應(yīng)的特異 tRNA 之間相互識(shí)別匹配的機(jī)制、鑒定依賴和非依賴 tRNA 的轉(zhuǎn)移前編校發(fā)生的位點(diǎn)， tRNA 的氨基酸接受臂在氨基?；钚灾行暮途幮；钚灾行闹g的動(dòng)態(tài)轉(zhuǎn)位過程； tRNA 關(guān)鍵核苷酸在氨基?；磻?yīng)、編校反應(yīng)各步和蛋白質(zhì)翻譯起始階段的具體作用機(jī)理，揭示蛋白合成前質(zhì)量控制的調(diào)節(jié)機(jī)制。通過對(duì)翻譯因子（ EFG， LepA）和核糖體之間的識(shí)別以及調(diào)控的研究，闡明蛋白翻譯過程中質(zhì)量控制的調(diào)節(jié)機(jī)制。 主要研究?jī)?nèi)容： 1. 蛋白質(zhì)合成原料的質(zhì)量控制 對(duì)蛋白質(zhì)新生肽鏈生成前的質(zhì)量控制進(jìn)行全面了解。以亮氨酰 tRNA 合成酶（ LeuRS）為代表，研究不同來源的 LeuRS 之合成和編校功能的特點(diǎn)，闡明在蛋白質(zhì)生物合成起始階段質(zhì)量控制的機(jī)理。主要技術(shù)途徑包括：通過基因克隆構(gòu)建各種突變酶以及結(jié)構(gòu)域的突變體；用生物化學(xué)和分子生物學(xué)的方法，比較突變體與天然酶功能差異；用核磁共振、Ｘ射線晶體衍射手段在原子水平上研究酶與底物精確識(shí)別的結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)；用化學(xué)生物學(xué)方法得到非天然氨基酸做為探針去研究體內(nèi)新生肽鏈生成過程的質(zhì)量控制。 2. 蛋白質(zhì)翻譯過程中的質(zhì)量控制 在原核和真核生物中，開展對(duì)肽酰 tRNA 移位相關(guān)的兩個(gè)因子 EFG 和 LepA 的研究， 闡明它們?cè)诘鞍踪|(zhì)生物合成過程中的質(zhì)量控制機(jī)理和生理學(xué)意義。主要技術(shù)途徑包括基因克隆、基因打靶、 SiRNA、構(gòu)建各種突變體和截短體，以及結(jié)構(gòu)域的突變體；用核磁共振、Ｘ射線晶體衍射手段在原子水平研究 EFG/LepA 與錯(cuò)配和正常底物精確識(shí)別的結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)；用化學(xué)生物學(xué)方法得到非天然氨基酸做為探針去研究體內(nèi)蛋白質(zhì)合成過程的質(zhì)量控制；用生理學(xué)和組織細(xì)胞學(xué)的方法，比較突變個(gè)體（細(xì)胞）與野生型個(gè)體（細(xì)胞）之間的表型差異。 3. 蛋白質(zhì)跨膜前的新因子 LepA/Guf1 使用體內(nèi)定點(diǎn)光交聯(lián)、化學(xué)交聯(lián)、免疫印跡、免疫共沉淀、 串聯(lián)親和標(biāo)簽技術(shù)36 結(jié)合質(zhì)譜等手段考察 LepA/Guf1 和其他因子的相互作用；采用分子生物學(xué)和生物化學(xué)的方法研究 LepA/Guf1 翻譯阻滯與蛋白質(zhì)合成的關(guān)系；利用基因突變，條件敲除等實(shí)驗(yàn)手段研究 LepA/Guf1 與 SRP 的系統(tǒng)效應(yīng)。 經(jīng)費(fèi)比例： 18% 承擔(dān)單位： 中國(guó)科學(xué)院上海生命科學(xué)研究院、中國(guó)科學(xué)院生物物理研究所 課題負(fù)責(zé)人： 王恩多 學(xué)術(shù)骨干： 秦燕 、 周小龍、朱萍 課題 2 ： 蛋白質(zhì)氧化折疊與氧化還原修飾 預(yù)期目標(biāo)： 在目前已建立的蛋白質(zhì)亞硝基化修飾蛋白質(zhì)組學(xué)檢測(cè)方法 的基礎(chǔ)上，發(fā)展新的巰基氧化還原修飾的蛋白質(zhì)組學(xué)檢測(cè)方法，用于篩選蛋白質(zhì)折疊體系中的氧化還原修飾敏感的關(guān)鍵蛋白?；谝呀?jīng)建立的體內(nèi)外巰基修飾方法以及相關(guān)檢測(cè)方法，結(jié)合結(jié)構(gòu)解析和體外功能重建，獲得內(nèi)質(zhì)網(wǎng)氧化折疊體系、線粒體氧化折疊體系及蛋白質(zhì)質(zhì)量控制體系的蛋白質(zhì)巰基氧化還原修飾的生理意義及調(diào)控機(jī)制，幫助揭示蛋白質(zhì)巰基氧化還原修飾與蛋白質(zhì)折疊及相關(guān)疾病的復(fù)雜關(guān)系，篩選具有調(diào)控巰基修飾功能的小分子化合物藥物先導(dǎo)物。研究巰基修飾酶的活性機(jī)制，獲得巰基氧化還原修飾調(diào)控的分子機(jī)制，探索新發(fā)現(xiàn)的巰基修飾酶的生理功能。 主要 研究?jī)?nèi)容： 1. 發(fā)展新的巰基氧化還原修飾檢測(cè)的蛋白質(zhì)組學(xué)方法 在已經(jīng)建立的 IBP 方法的基礎(chǔ)上發(fā)展基于 SILAC （ stable isotope labeling by/with amino acids in cell culture）的定量方法來定量發(fā)生巰基修飾的蛋白質(zhì)，篩選出蛋白質(zhì)折疊體系中氧化還原修飾敏感的關(guān)鍵蛋白靶點(diǎn)，研究氧化應(yīng)激 /氮應(yīng)激對(duì)蛋白質(zhì)氧化折疊及蛋白質(zhì)質(zhì)量控制體系的調(diào)控機(jī)制。為系統(tǒng)研究蛋白質(zhì)氧化折疊體系及質(zhì)量控制體系提供方法上的創(chuàng)新。 2. 內(nèi)質(zhì)網(wǎng)的氧化折疊與巰基修飾對(duì)酶活性的調(diào)控 研究?jī)?nèi)質(zhì)網(wǎng)氧化折疊相關(guān)蛋白質(zhì)（ Ero1α、 Ero1β、 PDI 和 Prx4 等）的相互作用網(wǎng)絡(luò)，以及這些蛋白質(zhì)的亞硝基化及谷胱甘肽化修飾的生理意義。采取分子生物學(xué)、生物化學(xué)、細(xì)胞生物學(xué)和結(jié)構(gòu)生物學(xué)等多學(xué)科交叉技術(shù)手段，研究 Ero1 活力的調(diào)節(jié)、 Ero1 與 PDI 相互作用、內(nèi)質(zhì)網(wǎng)過氧化氫的有效清除和新的蛋白質(zhì)氧化折疊通路等問題。鑒定 Ero1α、 Ero1β與 Prx4 的亞硝基化修飾及谷胱甘肽化修飾位點(diǎn)，體內(nèi)外研究巰基修飾對(duì)酶活性的影響，在細(xì)胞水平檢測(cè)巰基修飾對(duì)細(xì)胞內(nèi)蛋白質(zhì)氧化折疊過程的影響。利用蛋白質(zhì)組學(xué)技術(shù)研究?jī)?nèi)質(zhì)網(wǎng)氧 化折疊相關(guān)蛋白質(zhì)的巰基修飾的生理意義。 3. 線粒體的氧化折疊 聯(lián)合利用生物化學(xué)和結(jié)構(gòu)生物學(xué)手段，在原子分辨率水平上闡明線粒體膜間隙蛋白質(zhì)氧化折疊時(shí)的電子傳遞機(jī)理，完善線粒體膜間隙蛋白成熟過程中的氧化折疊體系。我們選用最經(jīng)典的真核生物研究模型釀酒酵母，解析 Mia40Erv1 和 Mia40底物蛋白復(fù)合體的結(jié)構(gòu)，解析粒體膜間隙中血紅素 /銅轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白和其他具有重要生物學(xué)功能的蛋白的結(jié)構(gòu)，測(cè)量線粒體膜間隙中已知的血紅素 /銅轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白的活性，分析37 血紅素 /銅轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白與底物蛋白的復(fù)合物的之間相互作用的界面，總結(jié)共同特征 ，在原子分辨率水平上揭示 Mia40Erv1 依賴的氧化折疊體系和血紅素 /銅離子轉(zhuǎn)運(yùn)體系的工作原理。 4. 蛋白質(zhì)質(zhì)量控制體系相關(guān)蛋白質(zhì)的巰基氧化還原修飾研究 鑒定分子伴侶、泛素化降解途徑關(guān)鍵蛋白和自噬過程相關(guān)蛋白的巰基修飾位點(diǎn)。體外研究分子伴侶被修飾后生化性質(zhì)及活性的改變，體內(nèi)研究巰基修飾對(duì)其功能的影響。研究泛素化降解途徑受氧化應(yīng)激 /氮應(yīng)激的調(diào)控機(jī)制以及泛素化途徑失常導(dǎo)致的錯(cuò)誤折疊蛋白質(zhì)聚集與細(xì)胞效應(yīng)。研究關(guān)鍵蛋白發(fā)生巰基修飾后對(duì)自噬的調(diào)控機(jī)制，以及在氧化應(yīng)激 /氮應(yīng)激條件下，自噬過程對(duì)蛋白質(zhì)錯(cuò)誤折疊蛋白 的清除機(jī)制。以 CFTR、α Synuclein 以及酵母 Prion 蛋白 Ure2 等蛋白為模型蛋白，在體內(nèi)外研究蛋白質(zhì)質(zhì)量控制體系相關(guān)蛋白的巰基修飾對(duì)的淀粉樣纖維化的影響。研究小分子化合物對(duì)蛋白質(zhì)質(zhì)量控制過程中關(guān)鍵蛋白巰基修飾的調(diào)控作用，篩選具有調(diào)控功能的小分子化合物藥物先導(dǎo)物。 5. 巰基修飾酶的作用機(jī)制及生理功能研究： 研究具有 GRX 活性的酵母 Prion 蛋白 Ure2 新穎的酶促反應(yīng)機(jī)制， Ure2 的 GRX活性在體內(nèi)的生理意義。研究 Ure2 的 GRX 活性的催化反應(yīng)步驟；分析 Ure2 與反應(yīng)中間體之間的相互作用，確 定相互作用殘基及電子轉(zhuǎn)移機(jī)制，從而闡明 Ure2 的 GRX活性的催化機(jī)制。在正常和應(yīng)激條件下，通過已建立的蛋白質(zhì)組學(xué)檢測(cè)方法，比較Ure2 存在、缺失以及處于 Prion 狀態(tài)時(shí)，酵母細(xì)胞內(nèi)蛋白質(zhì)的亞硝基化和谷胱甘肽化修飾情況，而闡釋 Ure2 的 GRX 活性可能的生理功能。 經(jīng)費(fèi)比例： 37% 承擔(dān)單位： 中國(guó)科學(xué)院生物物理研究所、中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué) 課題負(fù)責(zé)人： Sarah Perrett 學(xué)術(shù)骨干： 王志珍、周叢照、陳暢 、 黃麗華、陳立君 課題 3 ： 蛋白質(zhì)錯(cuò)誤折疊及分子伴侶的作用 預(yù)期目標(biāo)： 蛋白質(zhì)錯(cuò)誤折疊、淀粉樣聚集和包涵體的形成與神經(jīng)退行性疾病的發(fā)生緊密相關(guān)。研究蛋白質(zhì)錯(cuò)誤折疊發(fā)生的內(nèi)在和外部原因，錯(cuò)誤折疊蛋白質(zhì)的復(fù)性和降解的平衡調(diào)控，大分子擁擠和蛋白質(zhì)包涵體的形成及對(duì)細(xì)胞的效應(yīng)，分子伴侶對(duì)蛋白質(zhì)錯(cuò)誤折疊和包涵體形成的影響及其質(zhì)量控制。通過理解細(xì)胞內(nèi)外蛋白質(zhì)錯(cuò)誤折疊發(fā)生的規(guī)律機(jī)制和分子伴侶的作用，為相關(guān)疾?。ㄈ缟窠?jīng)退行性疾?。┑陌l(fā)生和病理機(jī)制以及可能的預(yù)防和治療提供重要依據(jù)。 主要研究?jī)?nèi)容： 綜合應(yīng)用生物化學(xué)、分子生物學(xué)、結(jié)構(gòu)生物學(xué)和細(xì)胞生物學(xué)的先進(jìn)技術(shù)方法，研究神經(jīng)退行性疾病相關(guān)蛋白質(zhì)的錯(cuò)誤折疊和包涵體的 形成，分子伴侶以及輔伴侶在蛋白質(zhì)錯(cuò)誤折疊的發(fā)生和清除中的調(diào)節(jié)作用。 1. 蛋白質(zhì)錯(cuò)誤折疊，淀粉樣聚集和包涵體形成 (1) 蛋白質(zhì)淀粉樣聚集和纖維化的分子機(jī)制 通過檢測(cè)蛋白質(zhì)的內(nèi)源熒光和應(yīng)用停流與平衡結(jié)合的技術(shù)，詳細(xì)測(cè)定一些使體內(nèi) Prion 傳播特點(diǎn)發(fā)生改變的 Ure2 突變體的熱力學(xué)和動(dòng)力學(xué)折疊特征，將其與我們已經(jīng)得到的野生型蛋白質(zhì)的參數(shù)進(jìn)行比較。還將嘗試這些突變體的結(jié)晶結(jié)構(gòu)解析，38 以期獲得詳細(xì)的結(jié)構(gòu)變化信息。采用包含 polyQ 序列和小的完好折疊的 Huntingtin （ Htt）蛋白的 HEATrepeat 結(jié) 構(gòu)域的嵌合體蛋白，研究鄰近的 HEATrepeat 蛋白結(jié)構(gòu)域的存在對(duì) polyQ 序列聚集性質(zhì)的調(diào)節(jié)，以及鄰近的 polyQ 序列對(duì) HEATrepeat結(jié)構(gòu)域結(jié)構(gòu)和折疊性質(zhì)的影響。 (2) 翻譯后修飾及大分子擁擠對(duì)蛋白質(zhì)聚集的調(diào)控 以人 Prion 和 Ataxin3 （ Atx3） 等蛋白質(zhì)為對(duì)象，結(jié)合體內(nèi)和體外研究方法，研究糖基化、磷酸化修飾，泛素化修飾和 GPI 定位修飾以及大分子擁擠對(duì)模型蛋白質(zhì)聚集的調(diào)控機(jī)制。比較在生理擁擠環(huán)境和稀溶液中，翻譯后修飾的蛋白質(zhì)與無修飾的蛋白質(zhì)的分子效應(yīng)和功能差異，檢測(cè)這些特異 性修飾以及大分子擁擠對(duì)于這些模型蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性、聚集和纖維化程度的影響，以及對(duì) Prion 蛋白的蛋白酶抗性和感染性的影響。闡述翻譯后修飾及大分子擁擠對(duì)于蛋白質(zhì)病理性聚集的細(xì)胞效應(yīng)及 Prion 蛋白傳播中的作用。 (3) 蛋白質(zhì)聚集和細(xì)胞內(nèi)包涵體形成 我們的前期研究表明α Synuclein/Synphilin1 （α Syn/Sph1） 間的相互作用對(duì)細(xì)胞內(nèi)包涵體（ Inclusion Bodies）形成有顯著的影響。將用 NMR、熒光及其它生化方法體外篩選和設(shè)計(jì)能夠阻止α Syn/Sph1 兩者相互作用以 及α Syn 聚集和包涵體形成的小分子化合物；并在細(xì)胞模型中驗(yàn)證這些化合物對(duì)α Syn 聚集和包涵體形成以及細(xì)胞毒性的影響。 TDP43 蛋白（ TAR DNA Binding Protein of 43 kDa）的沉積與肌萎縮側(cè)索硬化癥的發(fā)生相關(guān)。我們將研究 TDP43 蛋白聚集的內(nèi)在序列因素，細(xì)胞內(nèi)形成包涵體的原因和對(duì)細(xì)胞的效應(yīng)和功能喪失。主要探索一些因素包括遺傳突變、錯(cuò)誤的細(xì)胞定位、生化修飾、降解片段和 RNA 結(jié)合等對(duì) TDP43 功能喪失和細(xì)胞毒性的影響。 2. 分子伴侶和輔伴侶對(duì)蛋白質(zhì)質(zhì)量控制的作用 (1) 分子伴侶對(duì) Prion 蛋白、 Tau 蛋白錯(cuò)誤折疊和聚集的作用 以人 Prion 蛋白及其病理突變體，過磷酸化修飾的 Tau蛋白及其病理突變體為研究對(duì)象，用各種生化和細(xì)胞技術(shù)研究分子伴侶 Hsp70A1A（ Hsp70家族成員）和 ERp57（ PDI 家族成員）對(duì)這兩個(gè)蛋白質(zhì)病理性錯(cuò)誤折疊的調(diào)控機(jī)制。闡釋分子伴侶在疾病發(fā)生機(jī)制中的作用，進(jìn)而運(yùn)用分子生物學(xué)方法設(shè)計(jì)出能夠抑制病理性錯(cuò)誤折疊的分子伴侶。 (2) 分子伴侶對(duì) Prion 傳播及 polyQ 蛋白聚集的調(diào)控 結(jié)