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      2021年山西省科学技术奖(自然科学类)拟提名项目公示材料

      时间:2021-05-28 16:29 / 作者:

      项目名称:中心蛋白在信号转导中的化学基础

      提名者:山西大学

      提名意见:

      该项目系统地研究了来自八肋游仆虫和人的中心蛋白在聚集、激活靶蛋白等信号转导中的化学基础,取得了一系列重要成果:

      提出了中心蛋白新的聚集模式:不同的聚集形态导致细胞有丝分裂方式的差异。不同于绿藻中心蛋白和人中心蛋白,八肋游仆虫中心蛋白以“头碰头、肩并肩”即“N-to-N、C-to-C”的聚集模式形成二聚体、三聚体以及多聚体。位于细胞核内中心蛋白激活核苷酸切除修复通路蛋白需要受到钙、磷酸化修饰双调控。处于静息状态细胞内钙浓度为微摩尔级别,一旦受到激发细胞内钙浓度急速升高,最高可达毫摩尔级别。正是通过这种激活细胞调整细胞钙浓度的模式启动中心蛋白下游蛋白功能。中心蛋白与中心体相关蛋白的作用不受磷酸化修饰或者钙离子的调控,中心蛋白可以在激活或静息状态参与中心体半桥延伸蛋白功能的调控。

      本项目成果为研究中心蛋白调控细胞有丝分裂、为研究中心蛋白参与核苷酸切除修复中识别损伤DNA的化学本质提供新思路。该项目主要成果发表在J Photochem Photobiol A、J Photochem Photobiol B等杂志,被Protein and peptide letters,Protoplasma,AnalyticalBioChemistry等国际著名刊物所引用,所取得的研究成果受到了国内外同行的高度认可和积极评价。经审查,推荐材料属实,符合推荐要求。

      拟提名该项目为山西省自然科学奖二等奖。

      项目简介:

      项目所属化学科学领域中的生物无机化学,涉及无机化学、分子生物学等学科。

      化学生物学(Chemical Biology)是化学与生物学全面交叉结合的一门科学,源于化学的长期发展和成熟以及生物学与医学科学研究的积累和需求。生物体内的钙离子参与肌肉收缩、基因转录等生命活动,它既是生命的构造者,又是生命的调节者。中心蛋白(centrin或caltractin)是真核细胞内一种重要的钙离子结合蛋白,负责细胞内钙离子调节的纤维收缩、细胞分裂以及信号转导等生物生理过程。本项目利用分子生物学方法分离、纯化获得高纯度人中心蛋白1-3以及八肋游仆虫中心蛋白,通过定点突变技术引入特定氨基酸,利用光谱法、微量热等温滴定法、凝胶电泳、酵母双杂交等化学-生物学相结合的方法研究金属离子诱导中心蛋白从单体到多聚体的聚集行为、调控中心蛋白与下游靶蛋白结合;探索磷酸化行为在聚集、靶蛋白结合中的功能;分析中心蛋白在核苷酸切除与修复中所发挥的作用,为中心蛋白在细胞周期有丝分裂、细胞核苷酸损伤与识别中信号功能的研究提供理论依据。

      本项目研究成果为中心蛋白调控细胞有丝分裂、中心蛋白识别核苷酸切除与修复中受损伤DNA的研究提供了新思路。

      自从2000年以来,本课题组致力于中心蛋白的结构、性质以及功能的研究。建立了金属蛋白研究平台,积累了利用光谱学、分子生物学、细胞生物学方法探索蛋白质性质与功能的经验,为后续金属蛋白生物功能的研究奠定基础。在此期间,在国际权威刊物J. BIol. Inorgchem, Electrochimica Acta等发表SCI论文40余篇,授权国内发明专利1项。提名项目连续得到国家自然科学基金的资助3项,教育部博导类项目2项,多项成果处于国际前沿,得到国内外学术界的广泛认可。项目组成员在国际国内学术会议作学术报告多次。

      客观评价:

      该项目5篇代表性工作,受到了国内外同行的广泛关注和引用。典型的引用评价如下:

      (1)新加坡生物科学系Cynthia Y. He教授发表的论文Protoplasma (2012) 249:459–467引用了本项目中心蛋白构象对蛋白功能的影响(代表性论文2)。

      (2)德国路德维希马克西米利安大学Singh, H教授发表的论文AnalyticalBioChemistry (2019) 570: 62-64引用了本项目中心蛋白磷酸化的性质与功能(代表性论文4)

      (3)伊朗德黑兰大学生命科学与技术系HosseiniM教授发表论文Journal of Fluorescence (2016) 26, 1795-1803引用了本项目中心蛋白与钙、铽离子的结合(代表性论文3)

      (4) 伊朗德黑兰,塔尔比亚特·莫达雷斯大学生物化学学系Sajedi, RH教授发表论文Protein and peptide letters(2017)24, 476-482引用了本项目八肋游仆虫中心蛋白与金属离子的作用(代表性论文1)

      (5)华中科技大学Li, HL教授发表论文Journal of Agricultural and Food Chemistry (2020) 68 6202-6211引用本项目中心蛋白在氧化应激作用(代表性论文5)

      主要完成人情况:


      排名

      完成人

      技术职称

      工作单位

      主要贡献

      1

      赵亚琴

      副教授

      山西大学

      负责本项目中中心蛋白的磷酸化以及对中心蛋白聚集功能的影响是代表性论文2-5的第一作者,代表性论文5的通信作者,全程参与了每项研究工作过程中的实验设计和技术并负责撰写研究论文。

      2

      王志军

      教授

      长治学院

      负责该项目中游仆虫中心蛋白聚集功能的研究。是代表性论文1的第一作者。

      3

      杨斌盛

      教授

      山西大学

      主要负责实验方案的设计,对理论方案和实验结果进行预判,是代表性论文1-4的通信作者。



      代表性论文专著目录:

      [1] ZJ Wang, YQ Zhao, LX Ren, GT Li, AH Liang, BS Yang, Spectral study on the interaction of ciliate Euplotes octocarinatus centrin and metal ions. J Photochem Photobiol A, 2007, 186, 178-186.

      [2] YQ Zhao, L Song, AH Liang, BS Yang, Characterization of self-assembly of Euplotes octocarinatus centrin. J Photochem Photobiol B, 2009, 95, 26-32.

      [3] YQ Zhao, JY Feng, AH Liang, BS Yang, The characterization for the binding of calcium and terbium to Euplotes octocarinatus centrin. Spectrochim Acta A, 2009, 71, 1756-1761.

      [4] YQ Zhao, J Yan, JB Chao, AH Liang, BS Yang, The biochemical effect of Ser166 phosphorylation of Euplotes octocarinatus centrin. J Biol Inorg Chem, 2013, 18,123-136.

      [5] YQ Zhao, XF Chu, BS Yang, Electrochemical behavior of hemin binding with human centrin 3. Bioelectrochemistry, 2017, 117, 15-22.

      完成人合作关系说明:

      该自然科学奖三位申请人王志军来自于长治学院,赵亚琴,杨斌盛来自于山西大学分子科学研究所。赵亚琴,王志军自从攻读硕士学位开始,均先后在杨斌盛教授所在山西大学分子科学研究所学习,博士毕业后分别在山西大学分子科学研究所和长治学院化学系继续开展人中心蛋白和玉米中心蛋白的相关研究,发表一系列学术论文。