XXXXCB911000-G-蛋白质的生成、修饰与质量控制8813.docx

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1、项目名称：蛋白质的生成、修修饰与质量控控制首席科学家：Sarah PPerrettt 中国科科学院生物物物理研究所起止年限：2012.1至至2016.8依托部门：中国科学院一、关键科学问问题及研究内内容关键科学问题： 本项目的关键科科学问题是：细胞如何实实现对蛋白质质合成、折叠叠、修复、降降解及修饰不不同环节的质质量控制；在在应激条件下下蛋白质质量量控制体系如如何调控；蛋蛋白质异常修修饰对质量控控制体系的影影响及其相关关疾病发生发发展的机制等等关键科学问问题。重点研研究蛋白质合合成的精确控控制机制；蛋蛋白质折叠尤尤其是内质网网和线粒体氧氧化折叠系统统中关键蛋白白的结构与功功能及相互作作用网络；

2、分分子伴侣在错错误折叠蛋白白的修复与降降解中的作用用；应激条件件下质量控制制体系中蛋白白质的氧化还还原修饰调控控；蛋白质异异常修饰在细细胞及动物水水平产生的影影响。通过系系统研究蛋白白质质量控制制体系不同环环节关键蛋白白的功能和相相互关系，获获得蛋白质质质量控制分子子机制的全景景网络。 主要研究内容：本项目深入系统统研究蛋白质质生物合成的的质量控制、蛋蛋白质的氧化化折叠与氧化化还原修饰、蛋蛋白质错误折折叠及分子伴伴侣的作用、蛋蛋白质的异常常修饰与疾病病的关系。系系统开展蛋白白质质量控制制关键蛋白和和相互作用网网络研究，分分析关键蛋白白质或调控因因子在蛋白质质质量控制过过程中的功能能及在生理与与

3、病理状态下下的动态变化化，筛选对氧氧化折叠和质质量控制具有有调控功能的的小分子化合合物。探索环环境因素诱导导的蛋白质异异常修饰与认认知障碍之间间的关系，开开发试用于老老年性痴呆症症临床诊断的的生物标记物物。 1 蛋白质翻翻译的精确控控制机制 研究亮氨酰-ttRNA合成成酶（LeuuRS）对特特异氨基酸及及其对应的特特异tRNAA之间相互识识别匹配的机机制；鉴定依依赖和非依赖赖tRNA的转转移前编校发发生的位点；tRNA的氨氨基酸接受臂臂（aminno aciid accceptorr arm）在在氨基酰化活活性中心和编编校活性中心心之间的动态态转位过程； tRNAA关键核苷酸酸在氨基酰化化反应

4、、编校校反应各步和和蛋白质翻译译起始阶段的的具体作用机机理；探索LLeuRS中中某些特定结结构域的功能能；肽酰-ttRNA移位位相关的两个个因子EF-G和LepA调控控下的氨基酰酰-tRNAA正向移位与与反向移位的的识别条件、作作用位点、信信号传递途径径；研究在高高等生物中反反向移位的生生理意义。 2 内质网和和线粒体中蛋蛋白质氧化折折叠的分子机机制 研究内质网氧化化折叠相关蛋蛋白质（Erro1、Ero1、PDI和Prx4等）的的相互作用网网络。采取分分子生物学、生生物化学、细细胞生物学和和结构生物学学等多种学交交叉技术手段段，研究Erro1活力的的调节、Erro1与PDI相互作作用、内质网网

5、过氧化氢的的有效清除机机制和阐述新新的蛋白质氧氧化折叠分子子QSOX11的功能等，获获得内质网蛋蛋白质氧化折折叠调控的网网络关系（EEro1-PPDI，H2O2-Prx44/Gpx77/Gpx88-PDI, QSOXX1）。解析析线粒体Miia40-EErv1和Mia400-底物蛋白白复合体的结结构，解析线线粒体膜间隙隙中血红素/铜转运蛋白白和其他具有有重要生物学学功能的蛋白白的结构，阐阐明线粒体的的氧化折叠电电子传递机制制。 3 蛋白质巯巯基的氧化还还原修饰对蛋蛋白质质量控控制体系的影影响 发展新的巯基氧氧化还原修饰饰检测的定量量蛋白质组学学方法；研究究内质网氧化化折叠相关蛋蛋白质（Erro

6、1和Prx4等）的的亚硝基化及及谷胱甘肽化化修饰的生理理意义。巯基基氧化还原修修饰对蛋白质质质量控制体体系（分子伴伴侣、泛素-蛋白酶体系系统及自噬系系统）关键蛋蛋白（Hspp70、Hsp400、泛素化E11连接酶UBAA1、UBA6、E2连接酶UBAA3、去泛素素化酶USPP5、USP100、ATG）功能能的影响。筛筛选对氧化折折叠和质量控控制具有调控控功能的小分分子化合物。 4 蛋白质错错误折叠聚集集的机制 以几个与神经退退行性疾病相相关的淀粉样样蛋白质（PPrion、Tau、-Synuucleinn、TDP-443、PolyQQ蛋白）为模模型和对象，综综合应用生物物化学、分子子生物学、结结

7、构生物学和和细胞生物学学的先进技术术方法，研究究蛋白质的错错误折叠、淀淀粉样聚集和和包涵体形成成的分子机制制和生物效应应；蛋白质翻翻译后修饰及及大分子拥挤挤对蛋白质聚聚集的调控；蛋白质错误误折叠和疾病病发生的内在在联系以及筛筛选和设计对对蛋白质聚集集和包涵体具具有调控功能能的小分子化化合物。系统统研究分子伴伴侣（Hspp70、Hsp900、Hsp1004、GroELL、TriC、ERp577）和辅伴侣侣（CHIPP、HSJ1、USP199、BAG6）在在蛋白质错误误折叠的发生生和清除中的的调节作用。5 蛋白质异异常修饰与认认知功能障碍碍 建立蛋白质过度度磷酸化的细细胞和动物模模型，即采用用醛类

8、（甲醛醛、核糖等）诱诱导细胞和动动物脑内Taau、-Synuucleinn等蛋白过度度磷酸化；研研究过度磷酸酸化对Tauu、-Synuucleinn等蛋白结构构与功能的影影响；探索在在“醛应激”状态下的蛋蛋白质过度磷磷酸化及其相相关作用网络络规律，如醛醛类与细胞的的相互作用通通讯网络，蛋蛋白质质量控控制体系的作作用、激酶与与磷酸化系统统的调节、突突触间联络的的损伤及神经经细胞死亡的的机制。阐明明异常修饰（过过度磷酸化、非非酶促糖基化化等）与蛋白白质错误折叠叠之间的关系系，醛应激导导致的蛋白质质异常修饰与与认知障碍之之间的关系；在此基础上上，研究内源源性甲醛作为为生物标记物物用于老年性性痴呆症临

9、床床诊断的可能能性。二、预期目标总体目标： 本项目围绕蛋白白质的生成、修修饰与质量控控制这一关键键科学问题，主主要研究蛋白白质生物合成成的质量控制制、蛋白质的的氧化折叠与与氧化还原修修饰、蛋白质质错误折叠及及分子伴侣的的作用、蛋白白质的异常修修饰与疾病的的关系，探讨讨质量控制失失衡与蛋白质质错误折叠相相关疾病发生生发展的关系系。通过优势势集成团队的的通力合作，确确保项目研究究高质量实施施，着重建立立较完善的蛋蛋白质质量控控制研究体系系、取得相关关前沿研究突突破、揭示关关键蛋白质的的动态规律与与功能机制、阐阐析蛋白质质质量控制体系系的作用机制制和调控机制制、筛选影响响蛋白质质量量控制的小分分子化

10、合物、获获得具有国际际领先和拥有有自主知识产产权的研究成成果，促进阐阐明重要生命命活动的基本本规律和向生生物医学的转转化应用，为为蛋白质科学学领域的研究究理论增添新新内容，为神神经退行性疾疾病等蛋白质质错误折叠相相关疾病的预预防、诊治、药药物开发等研研究提供理论论基础，同时时显著提升我我国蛋白质质质量控制研究究的水平和影影响力，使我我国在该领域域的研究跻身身于国际前列列。 五年预期目标： 1系统建立完完善的蛋白质质合成、折叠叠、修复、降降解和修饰的的蛋白质质量量控制体系的的体内研究平平台和体外研研究平台; 建立和发展展研究蛋白质质质量控制和和修饰调控的的新技术新方方法，为蛋白白质质量控制制机制

11、研究的的长期可持续续发展和立足足国际前沿奠奠定重要基础础，促进蛋白白质基地建设设。 2在蛋白质合合成的精确控控制机制、氧氧化折叠关键键蛋白的结构构与功能研究究及氧化折叠叠的网络调控控、蛋白质错错误折叠与聚聚集的机理、蛋蛋白质质量控控制的氧化还还原调控机制制方面取得系系统研究成果果和突破进展展。 3阐明“醛应应激”的分子细胞胞机制，以及及内源性甲醛醛与老年性痴痴呆症认知功功能障碍之间间的相关性，提提供临床基础础研究实验数数据。由此建建立临床检验验老年性痴呆呆症的生物化化学方法，为为将来发展成成为用于临床床诊断和药物物使用的评价价指标的新方方法打下基础础。 4发表论文 50-800 篇，其中中在国

12、际一流流期刊（IFF10）发发表论文5-10 篇、在在国际有影响响力期刊发表表论文20-30篇。申申请专利3-5项 5培养该领域域战略领军人人才2-3 名、副教授授/研究员及高高级技术型人人才4-6名、博博士后 100-15 名名、硕博生330-50 人，建设一一支具有国际际竞争力的蛋蛋白质质量控控制研究队伍伍。 三、研究方案学术思路 本项目聚焦蛋白白质质量控制制研究领域前前沿，结合最最新发现和国国际发展趋势势，紧扣蛋白白质合成、折折叠、修复、降降解及修饰等等关键环节的的质量控制，系系统研究蛋白白质的“生老病死”。以蛋白质质质量控制的的关键蛋白质质的功能研究究为切入点，从从单一功能研研究拓展到

13、多多种功能研究究，从单蛋白白功能研究拓拓展到相互关关联蛋白的网网络研究，并并将功能研究究与结构研究究紧密结合，正正常和应激条条件下功能研研究紧密结合合，阐析关键键蛋白质的结结构、功能和和修饰调控机机制。应用生生物化学、细细胞生物学、生生物物理学和和系统生物学学等分析蛋白白质质量控制制相互作用的的分子网络，揭揭示其与蛋白白质错误折叠叠相关疾病发发生发展的内内在关系，获获得蛋白质质质量控制分子子机制的全景景网络。 技术途径 本项目依据已有有工作基础，设设臵四个紧密关关联的蛋白质质质量控制研研究课题，包包括 1）蛋白质质生物合成的的质量控制、2）蛋白质氧化折叠与氧化还原修饰、3）蛋白质错误折叠及分子

14、伴侣的作用、4）蛋白质异常修饰与疾病的关系，针对拟解决的关键科学问题联合攻关，获得蛋白质质量控制和修饰调控的创新研究方法和平台，以及质量控制分子机制的全景网络；在应用成果方面获得能够试用于老年性痴呆症临床诊断的生物标记物；筛选调节蛋白质质量控制的小分子化合物。项目研究技术途径示意图如下：项目总体研究技技术途径示意意图课题1 蛋白质质生物合成的的质量控制 首先以亮氨酰-tRNA合合成酶（LeeuRS）为为代表，研究究不同来源的的LeuRSS之合成和编编校功能的特特点，阐明在在蛋白质生物物合成起始阶阶段质量控制制的机理。同同时在原核和和真核生物中中，开展对肽肽酰-tRNNA移位相关关的两个因子子E

15、F-G和和LepA的的研究，阐明明在蛋白质生生物合成过程程中的质量控控制机理和生生理学意义。最最后利用分子子生物学和生生物化学的方方法研究：蛋蛋白质跨膜前前的新因子LLepA/GGuf1与其其他因子的相相互作用；LLepA/GGuf1翻译译阻滞与蛋白白质合成的关关系；LeppA/Guff1与SRPP的系统效应应。课题1 研究技技术途径示意意图课题2 蛋白质质氧化折叠与与氧化还原修修饰 首先建立蛋白质质巯基氧化还还原修饰的评评价体系，筛筛选出氧化还还原敏感的蛋蛋白质靶点，建建立体外及体体内研究蛋白白质氧化折叠叠与蛋白质质质量控制的关关键蛋白的研研究模型。之之后，具体研研究各个关键键蛋白质靶点点的

16、巯基氧化化还原修饰对对于蛋白质氧氧化折叠与质质量控制的调调控机制。最最后，利用建建立好的蛋白白质氧化折叠叠与质量控制制体系的体外外与体内评价价体系，来筛筛选具有调控控作用的小分分子化合物，为为进一步的药药物设计奠定定基础。课题2 研究技技术途径示意意图课题3 蛋白质质错误折叠及及分子伴侣的的作用 首先选定与神经经退行性疾病病相关的几个个淀粉样蛋白白质作为研究究模型。所选选蛋白质都有有较好的遗传传学背景和临临床病理现象象，所取得的的研究成果将将能够为探索索病理机制和和防治方法提提供依据。关关注分子伴侣侣在蛋白质错错误折叠的发发生和清除中中的作用。采采用多学科、多多技术的综合合研究方法，集集中精力

17、解决决蛋白质错误误折叠和聚集集的机制这一一中心问题。主主要包括体外外聚集研究，揭揭示体外聚集集和纤维化的的物理化学规规律；细胞内内包涵体研究究，揭示细胞胞内包涵体形形成的动态过过程；分子伴伴侣的作用，借借助体外和细细胞模型研究究分子伴侣和和辅伴侣对蛋蛋白质聚集和和包涵体的作作用，深入研研究分子伴侣侣相互作用及及纤维的形态态和形成规律律的结构基础础。 课题3 研究技技术途径示意意图课题4 蛋白质质异常修饰与与与疾病的关关系从蛋白质的异常常修饰、细胞胞内蛋白质的的修饰及其相相关作用网络络、动物模型型的建立，再再到认知功能能损伤的学术术研究途径。蛋蛋白质的化学学修饰，即非非酶促氨基修修饰（甲醛、核核

18、糖等），研研究修饰后蛋蛋白质的结构构与功能；建建立“醛应激”细胞模型，包包括甲醛、核核糖（多羟基基醛）等，建建立神经Taau、-Synuucleinn过度磷酸化化的细胞模型型，研究过度度磷酸化及其其相关激酶、磷磷酸化酶，蛋蛋白质质量控控制体系的作作用等；建立立“甲醛应激”动物模型，研研究甲醛诱导导脑内神经TTau的过度度磷酸化，细细胞功能变化化、突触损伤伤，在此基础础上阐明蛋白白质异常修饰饰与认知功能能损伤的关系系；同时采用用老年性痴呆呆症转基因鼠鼠加以验证；内源性甲醛醛等与认知功功能障碍之间间的关系；开开展临床老年年性痴呆症病病人内源性甲甲醛的测定与与认知功能损损伤的测评等等，研究内源源性甲

19、醛与老老年性痴呆症症认知功能障障碍之间关系系。课题4 研究技技术途径示意意图创新与特色 整个项目学科交交叉，将单个个蛋白质与相相互作用网络络的研究紧密密结合，将体体外生化性质质与体内生理理功能研究紧紧密结合，将将生理过程的的平衡状态与与疾病过程的的失衡状态研研究紧密结合合，全面揭示示蛋白质质量量控制体系的的作用机制和和调控机制。具具体创新点与与特色表现在在：1. 思路创新新，注重系统统和网络研究究，1+12从关注蛋白质质质量控制单个个关键蛋白质质的功能研究究转为注重功功能相关蛋白白质相互作用用网络研究，如如：在氧化折折叠系统作用用的研究中，将将（Ero11-PDI，HH2O2-PPrx4/GG

20、px7/GGpx8-PPDI, QQSOX1）作作为一个整体体研究，不仅仅回答单一氧氧化折叠酶的的作用机制，还还将阐述氧化化折叠过程中中内质网氧化化还原平衡调调控的机制；在分子伴侣侣（Hsp770、Hspp90、Hssp104、GGroEL、TTriC）和和辅伴侣（CCHIP、HHSJ1、UUSP19、BBAG6）作作用的系统研研究中，除了了鉴定单个分分子伴侣的作作用，还将阐阐述这些分子子伴侣之间的的关系，从而而获得更接近近生理条件下下的作用机制制。2. 学科交叉叉，优势互补补本项目研究队伍伍的特色是多多数负责人和和学术骨干都都在蛋白质质质量控制研究究方面有很好好的积累。本本项目在此基基础上注

21、重学学科交叉，吸吸纳新的研究究力量，加强强了活细胞内内蛋白质质量量控制的研究究、应激条件件下蛋白质质质量控制的调调控机制研究究以及关键蛋蛋白质功能与与结构关系的的研究，全方方位多角度揭揭示蛋白质质质量控制机制制和动态变化化，保证了研研究成果的可可靠性和先进进性。 3. 紧扣前沿沿，探索蛋白白质质量控制制的氧化还原原修饰新机制制 巯基氧化还原修修饰的功能和和方法研究是是当前国际上上快速发展的的领域。由于于蛋白质质量量控制关键蛋蛋白活性位点点或调控中心心多为氧化还还原敏感的半半胱氨酸巯基基， 氧化还原修修饰在质量控控制体系中的的作用日益引引起关注。本本项目紧扣本本领域前沿，在在原有工作基基础上创建

22、巯巯基氧化还原原修饰的定量量高通量检测测方法，系统统研究氧化还还原修饰对质质量控制体系系不同环节关关键蛋白的体体内外功能调调控，揭示蛋蛋白质质量控控制的新机制制，有望取得得创新和特色色成果。 4. 注重基础础与临床及技技术应用相结结合 本项目将蛋白质质质量控制失失衡的触发因因素与蛋白质质异常修饰和和错误折叠及及认知功能损损伤紧密结合合，开发试用用于老年性痴痴呆症临床诊诊断的生物标标记物，具有有重要实际意意义。本项目目还注重质量量控制研究平平台和新技术术新方法的建建设，为蛋白白质质量控制制机制研究的的长期可持续续发展和立足足国际前沿奠奠定重要基础础。 可行性分析 1. 本项目的的研究方案切切实可

23、行 从学术思路方面面，本项目提提出的主要科科学问题和研研究目标不仅仅都具有理论论和实际依据据，而且都是是该领域前沿沿性和关键性性的问题。项项目中各课题题研究内容和和方案清晰明明确切实可行行。从技术途途径方面，各各课题均有成成熟的蛋白质质质量控制相相关研究模型型和方法，应应用生物化学学、生物物理理学、结构生生物学、细胞胞生物学及其其它现代生物物学等技术保保证项目预期期目标的完成成。 2. 本课题凝凝聚了相关专专业的优秀研研究团队 本项目的研究队队伍集中了我我国在蛋白质质质量控制研研究领域的优优势力量，包包括教授及研研究员11名，其中中中国科学院院院士2名、发展中中国家科学院院（TWASS）院士2

24、名、 国家重大科科学研究计划划首席科学家家3名、“国家杰出青青年基金”获得者 1 名、中科院院“百人计划”入选者 1 名、长江学学者特聘教授授1名、985工程特聘教授1名，既有国国际著名的多多年在蛋白质质合成和折叠叠方面具有坚坚实研究基础础的前辈带头头人，也有在在蛋白质聚集集机制和修饰饰调控方面的的后起之秀。研研究团队成员员已经开展许许多与本项目目相关的研究究，其中包括括科技部“9973”项目目、国家自然然科学基金重重大、重点项项目和中国科科学院创新项项目，特别是是具有相关国国家级重大/重点项目实实施的丰富经经验，完全能能确保本项目目顺利实施并并达到预期目目标。 3. 前期工作作基础扎实 本项

25、目研究团队队在蛋白质合合成、折叠、修修复、降解及及氧化还原修修饰研究等方方面，已有着着非常扎实的的研究基础，本本项目团队成成员发表的与与本项目相关关的通讯作者者/第一作者研研究论文中，在在 Celll、Naturre、Sciennce 及子子刊上3篇，影响因因子大10的有5篇，影响因因子10-55之间的有433篇。这些扎扎实的研究工工作基础为本本项目的顺利利实施与取得得预期成果奠奠定了坚实的的基础。 本项目也有有很多前期工工作基础。本本课题成员建建立了多种有有效的“亮氨酰-tRRNA合成酶酶与底物氨基基酸和tRNNA相互作用用”研究系统；深入研究了了EF-G和LepA参与与的核糖体移移位过程；

26、在在蛋白质巯基基亚硝基化修修饰的功能和和方法研究方方面有坚实的的基础；对PPDI和其同同源蛋白的结结构与功能关关系有二十多多年系统的研研究基础；对对参与酿酒酵酵母氧化应激激的蛋白质的的结构、功能能及相互作用用关系进行了了系统的研究究，初步阐明明了氧化应激激过程中电子子传递的结构构生物学基础础；系统研究究了酵母Prrion蛋白白Ure2的折折叠、聚集以以及其GPxx、GST、GRX酶活性性；在-Synuucleinn和TDP-443的聚集和和包涵体形成成机制方面取取得了重要的的研究成果，在在双功能辅伴伴侣对淀粉样样聚集蛋白的的调控方面也也有很好的进进展；在大分分子拥挤与蛋蛋白质聚集关关系研究方面

27、面具有特色；在甲醛作为为Tau蛋白异异常磷酸化的的触发因素研研究方面以及及核糖诱导蛋蛋白质糖基化化错误折叠等等方面有系统统的研究，提提出了“甲醛应激”的新观点。 4. 良好的工工作条件和环环境保障项目目的顺利实施施 本项目依托、承承担和参加研研究单位（中中国科学院生生物物理研究究所、中国科科学院上海生生命科学研究究院生物化学学与细胞生物物学研究所、中中国科技大学学、北京大学学和武汉大学学）都属于国国内一流的科科研院校，有有很强的综合合科研实力，尤尤其是大部分分科研骨干都都依托于国家家级、省部级级重点实验室室，包括生物物大分子国家家重点实验室室、脑与认知知国家重点实实验室、分子子生物学国家家重点

28、实验室室、合肥微尺尺度物质科学学国家实验室室（筹）、病病毒学国家重重点实验室等等，为本项目目的开展提供供了非常好的的工作环境和和研究条件，满满足本项目在在仪器设备和和技术方法的的需求。课题设置 课题1 ： 蛋蛋白质生物合合成的质量控控制 预期目标： 通过研究LeuuRS对特异异氨基酸及其其对应的特异异tRNA之间间相互识别匹匹配的机制、鉴鉴定依赖和非非依赖tRNNA的转移前前编校发生的的位点，tRRNA的氨基基酸接受臂在在氨基酰化活活性中心和编编校活性中心心之间的动态态转位过程；tRNA关键键核苷酸在氨氨基酰化反应应、编校反应应各步和蛋白白质翻译起始始阶段的具体体作用机理，揭揭示蛋白合成成前质

29、量控制制的调节机制制。通过对翻翻译因子（EEF-G，LepA）和和核糖体之间间的识别以及及调控的研究究，阐明蛋白白翻译过程中中质量控制的的调节机制。 主要研究内容： 1. 蛋白质合合成原料的质质量控制 对蛋白质新生肽肽链生成前的的质量控制进进行全面了解解。以亮氨酰酰-tRNAA合成酶（LeeuRS）为为代表，研究究不同来源的的LeuRSS之合成和编编校功能的特特点，阐明在在蛋白质生物物合成起始阶阶段质量控制制的机理。主主要技术途径径包括：通过过基因克隆构构建各种突变变酶以及结构构域的突变体体；用生物化化学和分子生生物学的方法法，比较突变变体与天然酶酶功能差异；用核磁共振振、射线晶晶体衍射手段段

30、在原子水平平上研究酶与与底物精确识识别的结构基基础；用化学学生物学方法法得到非天然然氨基酸做为为探针去研究究体内新生肽肽链生成过程程的质量控制制。 2. 蛋白质翻翻译过程中的的质量控制 在原核和真核生生物中，开展展对肽酰-ttRNA移位位相关的两个个因子EF-G和LepA的研研究，阐明它它们在蛋白质质生物合成过过程中的质量量控制机理和和生理学意义义。主要技术术途径包括基基因克隆、基基因打靶、SSiRNA、构构建各种突变变体和截短体体，以及结构构域的突变体体；用核磁共共振、射线线晶体衍射手手段在原子水水平研究EFF-G/LeepA与错配配和正常底物物精确识别的的结构基础；用化学生物物学方法得到到

31、非天然氨基基酸做为探针针去研究体内内蛋白质合成成过程的质量量控制；用生生理学和组织织细胞学的方方法，比较突突变个体（细细胞）与野生生型个体（细细胞）之间的的表型差异。 3. 蛋白质跨跨膜前的新因因子LepAA/Guf11 使用体内定点光光交联、化学学交联、免疫疫印迹、免疫疫共沉淀、串串联亲和标签签技术结合质质谱等手段考考察LepAA/Guf11和其他因子子的相互作用用；采用分子子生物学和生生物化学的方方法研究LeepA/Guuf1翻译阻阻滞与蛋白质质合成的关系系；利用基因因突变，条件件敲除等实验验手段研究LLepA/GGuf1与SRP的系统统效应。 经费比例： 118% 承担单位： 中中国科学

32、院上上海生命科学学研究院、中中国科学院生生物物理研究究所 课题负责人： 王恩多 学术骨干： 秦秦燕、周小龙、朱朱萍 课题2 ： 蛋蛋白质氧化折折叠与氧化还还原修饰 预期目标： 在目前已建立的的蛋白质亚硝硝基化修饰蛋蛋白质组学检检测方法的基基础上，发展展新的巯基氧氧化还原修饰饰的蛋白质组组学检测方法法，用于筛选选蛋白质折叠叠体系中的氧氧化还原修饰饰敏感的关键键蛋白。基于于已经建立的的体内外巯基基修饰方法以以及相关检测测方法，结合合结构解析和和体外功能重重建，获得内内质网氧化折折叠体系、线线粒体氧化折折叠体系及蛋蛋白质质量控控制体系的蛋蛋白质巯基氧氧化还原修饰饰的生理意义义及调控机制制，帮助揭示示

33、蛋白质巯基基氧化还原修修饰与蛋白质质折叠及相关关疾病的复杂杂关系，筛选选具有调控巯巯基修饰功能能的小分子化化合物药物先先导物。研究究巯基修饰酶酶的活性机制制，获得巯基基氧化还原修修饰调控的分分子机制，探探索新发现的的巯基修饰酶酶的生理功能能。 主要研究内内容： 1. 发展新的的巯基氧化还还原修饰检测测的蛋白质组组学方法 在已经建立的IIBP方法的的基础上发展展基于SILLAC （stablle isootope labelling bby/witth amiino accids iin celll cullture）的的定量方法来来定量发生巯巯基修饰的蛋蛋白质，筛选选出蛋白质折折叠体系中氧氧化

34、还原修饰饰敏感的关键键蛋白靶点，研研究氧化应激激/氮应激对蛋蛋白质氧化折折叠及蛋白质质质量控制体体系的调控机机制。为系统统研究蛋白质质氧化折叠体体系及质量控控制体系提供供方法上的创创新。 2. 内质网的的氧化折叠与与巯基修饰对对酶活性的调调控 研究内质网氧化化折叠相关蛋蛋白质（Erro1、Ero1、PDI和Prx4等）的的相互作用网网络，以及这这些蛋白质的的亚硝基化及及谷胱甘肽化化修饰的生理理意义。采取取分子生物学学、生物化学学、细胞生物物学和结构生生物学等多学学科交叉技术术手段，研究究Ero1活力力的调节、EEro1与PDI相互作作用、内质网网过氧化氢的的有效清除和和新的蛋白质质氧化折叠通通

35、路等问题。鉴鉴定Ero11、Ero1与Prx4的亚亚硝基化修饰饰及谷胱甘肽肽化修饰位点点，体内外研研究巯基修饰饰对酶活性的的影响，在细细胞水平检测测巯基修饰对对细胞内蛋白白质氧化折叠叠过程的影响响。利用蛋白白质组学技术术研究内质网网氧化折叠相相关蛋白质的的巯基修饰的的生理意义。 3. 线粒体的的氧化折叠 联合利用生物化化学和结构生生物学手段，在在原子分辨率率水平上阐明明线粒体膜间间隙蛋白质氧氧化折叠时的的电子传递机机理，完善线线粒体膜间隙隙蛋白成熟过过程中的氧化化折叠体系。我我们选用最经经典的真核生生物研究模型型酿酒酵母，解解析Mia440-Ervv1和Mia400-底物蛋白白复合体的结结构，

36、解析粒粒体膜间隙中中血红素/铜转运蛋白白和其他具有有重要生物学学功能的蛋白白的结构，测测量线粒体膜膜间隙中已知知的血红素/铜转运蛋白白的活性，分分析血红素/铜转运蛋白白与底物蛋白白的复合物的的之间相互作作用的界面，总总结共同特征征，在原子分分辨率水平上上揭示Miaa40-Errv1依赖的的氧化折叠体体系和血红素素/铜离子转运运体系的工作作原理。 4. 蛋白质质质量控制体系系相关蛋白质质的巯基氧化化还原修饰研研究 鉴定分子伴侣、泛泛素化降解途途径关键蛋白白和自噬过程程相关蛋白的的巯基修饰位位点。体外研研究分子伴侣侣被修饰后生生化性质及活活性的改变，体体内研究巯基基修饰对其功功能的影响。研研究泛素

37、化降降解途径受氧氧化应激/氮应激的调调控机制以及及泛素化途径径失常导致的的错误折叠蛋蛋白质聚集与与细胞效应。研研究关键蛋白白发生巯基修修饰后对自噬噬的调控机制制，以及在氧氧化应激/氮应激条件件下，自噬过过程对蛋白质质错误折叠蛋蛋白的清除机机制。以CFFTR、-Synuucleinn以及酵母Prrion蛋白白Ure2等蛋蛋白为模型蛋蛋白，在体内内外研究蛋白白质质量控制制体系相关蛋蛋白的巯基修修饰对的淀粉粉样纤维化的的影响。研究究小分子化合合物对蛋白质质质量控制过过程中关键蛋蛋白巯基修饰饰的调控作用用，筛选具有有调控功能的的小分子化合合物药物先导导物。 5. 巯基修饰饰酶的作用机机制及生理功功能研

38、究： 研究具有GRXX活性的酵母母Prionn蛋白Ure22新颖的酶促促反应机制，Ure2的GRX活性在体内的生理意义。研究Ure2的 GRX活性的催化反应步骤；分析Ure2与反应中间体之间的相互作用，确定相互作用残基及电子转移机制，从而阐明Ure2的GRX活性的催化机制。在正常和应激条件下，通过已建立的蛋白质组学检测方法，比较Ure2存在、缺失以及处于Prion状态时，酵母细胞内蛋白质的亚硝基化和谷胱甘肽化修饰情况，而阐释Ure2的GRX活性可能的生理功能。 经费比例： 337% 承担单位： 中中国科学院生生物物理研究究所、中国科科学技术大学学 课题负责人： Sarahh Perrrett

39、学术骨干： 王王志珍、周丛丛照、陈畅、黄丽华、陈立立君课题3 ： 蛋蛋白质错误折折叠及分子伴伴侣的作用 预期目标： 蛋白质错误误折叠、淀粉粉样聚集和包包涵体的形成成与神经退行行性疾病的发发生紧密相关关。研究蛋白白质错误折叠叠发生的内在在和外部原因因，错误折叠叠蛋白质的复复性和降解的的平衡调控，大大分子拥挤和和蛋白质包涵涵体的形成及及对细胞的效效应，分子伴伴侣对蛋白质质错误折叠和和包涵体形成成的影响及其其质量控制。通通过理解细胞胞内外蛋白质质错误折叠发发生的规律机机制和分子伴伴侣的作用，为为相关疾病（如如神经退行性性疾病）的发发生和病理机机制以及可能能的预防和治治疗提供重要要依据。 主要研究内内

40、容： 综合应用生生物化学、分分子生物学、结结构生物学和和细胞生物学学的先进技术术方法，研究究神经退行性性疾病相关蛋蛋白质的错误误折叠和包涵涵体的形成，分分子伴侣以及及辅伴侣在蛋蛋白质错误折折叠的发生和和清除中的调调节作用。 1. 蛋白质错错误折叠，淀淀粉样聚集和和包涵体形成成 (1) 蛋白质质淀粉样聚集集和纤维化的的分子机制 通过检测蛋白质质的内源荧光光和应用停流流与平衡结合合的技术，详详细测定一些些使体内Prrion传播播特点发生改改变的Uree2突变体的的热力学和动动力学折叠特特征，将其与与我们已经得得到的野生型型蛋白质的参参数进行比较较。还将尝试试这些突变体体的结晶结构构解析，以期期获得

41、详细的的结构变化信信息。采用包包含polyyQ序列和小小的完好折叠叠的Hunttingtiin （Htt）蛋白白的HEATT-repeeat结构域域的嵌合体蛋蛋白，研究邻邻近的HEAAT-reppeat蛋白白结构域的存存在对pollyQ序列聚聚集性质的调调节，以及邻邻近的pollyQ序列对对HEAT-repeaat结构域结结构和折叠性性质的影响。 (2) 翻译后后修饰及大分分子拥挤对蛋蛋白质聚集的的调控 以人Prionn 和Ataxiin-3 （Atx3） 等蛋白质为为对象，结合合体内和体外外研究方法，研研究糖基化、磷磷酸化修饰，泛泛素化修饰和和GPI 定位位修饰以及大大分子拥挤对对模型蛋白质

42、质聚集的调控控机制。比较较在生理拥挤挤环境和稀溶溶液中，翻译译后修饰的蛋蛋白质与无修修饰的蛋白质质的分子效应应和功能差异异，检测这些些特异性修饰饰以及大分子子拥挤对于这这些模型蛋白白质的结构稳稳定性、聚集集和纤维化程程度的影响，以以及对Priion蛋白的的蛋白酶抗性性和感染性的的影响。阐述述翻译后修饰饰及大分子拥拥挤对于蛋白白质病理性聚聚集的细胞效效应及Priion蛋白传传播中的作用用。 (3) 蛋白质质聚集和细胞胞内包涵体形形成 我们的前期研究究表明-Synuucleinn/Synpphilinn-1 （-Syn/Sph1） 间的相互作作用对细胞内内包涵体（IInclussion BBodi

43、ess）形成有显显著的影响。将将用NMR、荧光光及其它生化化方法体外筛筛选和设计能能够阻止-Syn/Sph1两两者相互作用用以及-Syn聚集集和包涵体形形成的小分子子化合物；并并在细胞模型型中验证这些些化合物对-Syn聚集集和包涵体形形成以及细胞胞毒性的影响响。TDP-43 蛋白白（TAR DNA BBindinng Prootein of 433 kDa）的的沉积与肌萎萎缩侧索硬化化症的发生相相关。我们将将研究TDPP-43蛋白白聚集的内在在序列因素，细细胞内形成包包涵体的原因因和对细胞的的效应和功能能丧失。主要要探索一些因因素包括遗传传突变、错误误的细胞定位位、生化修饰饰、降解片段段和RN

44、A结合等等对TDP-43功能丧丧失和细胞毒毒性的影响。 2. 分子伴侣侣和辅伴侣对对蛋白质质量量控制的作用用 (1) 分子伴伴侣对Priion蛋白、Tauu蛋白错误折折叠和聚集的的作用 以人Prionn蛋白及其病病理突变体，过过磷酸化修饰饰的Tau蛋白及及其病理突变变体为研究对对象，用各种种生化和细胞胞技术研究分分子伴侣Hssp70A1A（Hsp700家族成员）和和ERp577（PDI家族成成员）对这两两个蛋白质病病理性错误折折叠的调控机机制。阐释分分子伴侣在疾疾病发生机制制中的作用，进进而运用分子子生物学方法法设计出能够够抑制病理性性错误折叠的的分子伴侣。 (2) 分子伴伴侣对Priion传

45、播及及polyQQ蛋白聚集的的调控 结合体内和体外外方法，探测测Hsp700突变体影响响Prionn传播的生物物化学基础，以以及Hsp770的辅分子子伴侣在这种种影响中的贡贡献。在体外外检测影响PPrion传传播的Hspp70突变体体的ATPaase活性和和肽结合能力力，与Hspp104和/或Hsp400协同作用的的能力，以及及与Ure22相互作用和和抑制淀粉样样纤维化的能能力。将在体体外和体内研研究Hsp770的结构域域缺失突变体体，了解它的的三个结构域域在Prioon治愈中各各自的作用。检检测分子伴侣侣对Prioon传播发生生改变的Urre2突变体体的折叠和聚聚集的影响，进进而在体内检检验

46、。包括HHsp70/Hsp400、Hsp1004 、GroELL 和TriC在内内的分子伴侣侣已被发现能能在动物、细细胞和体外模模型抑制Huuntinggtin （Htt）的N-端片段的的聚集。我们们将检测Httt及相关嵌嵌合体的折叠叠和聚集性质质如何受分子子伴侣调控。 (3) 双功能能辅伴侣蛋白白对蛋白质质质量控制的作作用 有一类辅伴侣分分子，它们既既包括与分子子伴侣相互作作用的结构域域，又有参与与泛素蛋白质质酶体作用的的结构域。我我们的前期工工作已发现辅辅伴侣蛋白HHSJ1a可以双向向调节Atxx3的蛋白质质水平，其NN端J结构域与Hssp70作用用，可以减少少细胞内Attx3蛋白的的量，

47、而C端的双UIMM结构域参与与泛素结合相相关的作用，上上调细胞内AAtx3蛋白白的水平。我我们将以Attx3或-Syn蛋白白为模型，研研究双功能辅辅伴侣蛋白如如CHIP、HSJ1、USP199、BAG6 （BAT3）等等通过分子伴伴侣和泛素-蛋白酶体两两大系统对细细胞中蛋白质质的质和量的的调控。 经费比例： 18% 承担单位： 中国科学院院上海生命科科学研究院、武武汉大学 课题负责人人： 胡红雨 学术骨干： 梁梁毅、宋爱新新、杜芬课题4 ： 蛋蛋白质异常修修饰与相关疾疾病的关系预期目标： 通通过多种方法法手段研究神神经系统重要要功能蛋白质质的异常修饰饰（过度磷酸酸化、糖基化化等）的诱导导因素、

48、分子子细胞机制；蛋白质错误误折叠、分子子聚集、神经经细胞死亡与与认知功能损损伤之间的关关系。建立能能够试用于临临床检验老年年性痴呆症的的生物化学方方法，为老年年性痴呆症的的早期诊断、药药物设计等提提供新的方案案。主要研究内容：1. 异常磷酸酸化、非酶促促糖基化的细细胞与动物模模型建立建立醛诱导的过过度磷酸化、糖糖基化等细胞胞模型、小鼠鼠以及大鼠模模型，测定导导致细胞发生生“醛应激”的醛及其衍衍生物之间的的关系与时间间动力过程；并对所建立立的细胞、动动物模型代谢谢状况进行评评估，使得所所建立的细胞胞及动物模型型具有可重复复性；在必要要情况下建立立非人灵长类类模型。2. 神经系统统重要蛋白质质的异常磷酸酸化、非酶促促糖基化机制制通过申请者所建建立的异常磷磷酸化、糖基基化细胞和动动物模型，研研究甲醛、核核糖等诱导的的神经Tauu、-Synuucleinn、A等蛋白磷酸酸化位点及程程度；参与神神经系统蛋白白过度磷酸化化的激酶及其其调控机制，包包括磷酸化酶酶系统的调控控状态等，即即“醛应激”的细胞