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Z环收缩的能量转化及其精密调控机制研究

Z环收缩的能量转化及其精密调控机制研究
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  • 批准号:31430019
  • 批准年度: 2014年
  • 学科分类:分子生物物理(C0501) |
  • 项目负责人:叶升
  • 负责人职称:教授
  • 依托单位:浙江大学
  • 资助金额:325万元
  • 项目类别:重点项目
  • 研究期限:2015年01月01日 至 2019年12月31日
  • 中文关键词: 收缩;能量;精密
  • 英文关键词:Z Ring;X-Ray Crystallography;Electron microscopy;Cell division;cytoskeleton

项目摘要

中文摘要

Z环是由细胞骨架蛋白FtsZ自组装形成的细菌细胞分裂中的一个关键细胞器。Z环定位在细胞中部,依次结合其他分裂蛋白,让一系列细胞分裂事件有序地发生。随隔膜形成,Z环将GTP水解的化学能转化为向内的机械力,缩小自身直径,拉动隔膜内陷,直至最终分裂细胞。我们的前期工作回答了FtsZ原丝纤维是如何将GTP水解的化学能转化为相邻亚基之间的构象变化,并进一步转化为一个改变细胞膜曲度的张力的。但仍有一些亟待解决的重要科学问题,如FtsZ原丝纤维如何进一步组装成Z环的?GTP水解而导致的FtsZ原丝纤维构象变化如何进一步动态地重组Z环,使之逐渐收缩?以及Z环收缩又是如何与细胞基本生理紧密结合,在细胞周期中被精密地调控?本项目围绕这些问题,采用多学科交叉手段,有机结合体内体外实验,从细胞生物学、结构生物学和生物物理化学多方面全面系统的研究Z环的结构、收缩和调控的分子机制。为靶向Z环的药物设计提供直接的信息。

英文摘要

Bacterial cytoskeletal protein FtsZ polymerizes into protofilaments. These protofilaments further organize into a structure termed the Z ring - a key cell division organelle. Z ring recruits the accessory division proteins to the septum in a sequential manner, localizing the highly orchestrated division events to specific sub-cellular compartments. With the formation of the septum, Z ring converts the chemical energy of GTP hydrolysis to a mechanical constrictive force, reduces its diameter, until finally divides a cell. We have addressed how FtsZ protofilament converts the chemical energy of GTP hydrolysis to a conformational change between two FtsZ subunits in a protofilament, and how the straight-to-curved transition exerts constrictive forces on the envelope. However, some important scientific questions remain to be addressed. For example, how FtsZ protofilaments further organize to form a Z ring? How Z ring remodels itself to contract? How Z ring contraction is regulated by cell physiology? Focusing on these topics, we propose to combine in vivo and in vitro studies, systematically study the molecular mechanism of Z ring structure, contraction and regulation, using interdisciplinary approaches of cell biology, structural biology, biophysics and biochemistry. This project will provide direct structural and molecular information for drug design targeting Z ring.

评估说明

    国家自然科学基金项目“Z环收缩的能量转化及其精密调控机制研究”发布于爱科学iikx,并永久归类于相关科学基金导航中,仅供广大科研工作者查询、学习、选题参考。国科金是根据国家发展科学技术的方针、政策和规划,以及科学技术发展方向,面向全国资助基础研究和应用研究,发挥着促进我国基础研究源头创新的作用。国科金的真正价值在于它能否为科学进步和社会发展带来积极的影响。

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