更多> 共收录数据:38,937,549 今日更新项目:27,556
  • 1.
  • 2.
  • 3.
    DESCRIPTION (provided by applicant): In eukaryotic cells, vesicle trafficking is the principle mechanism by which materials are transported between membrane bound compartments or to the plasma membrane, and it is tightly regulated to ensure that cargo is delivered to the correct destination at the correct time. Our effort is directed at understanding the molecular basis for this regulation, and we propose to investigate instances of both spatial and temporal regulation, focusing on events as the vesicle arrives at the acceptor compartment. We bring to bear structural biology, biochemical and biophysical approaches. In Aim 1 we investigate how guanine nucleotide exchange factors (GEFs) recognize and activate members of the Rab family of small GTPases, which play a key role in defining organelle identity and hence in ensuring correct cargo delivery. We focus on how the DENN-domain proteins, a major family of GEFs in higher eukaryotes, interact with their Rab partners. The crystal structure determination of a DENN-domain/Rab complex is well underway and, together with kinetic and thermodynamic studies, will elucidate recognition and activation mechanisms. In Aim 2, we study how complexes in the TRAPP family, tethering factors that act in vesicle recognition at the acceptor compartment, are localized to different compartments as different subunits are added to a shared core. An important aspect of this work is the determination of the structure for TRAPPIII or a TRAPPIII subcomplex. Intact TRAPPIII as well as key subcomplexes have been reconstituted. Low resolution electron microscopy reconstructions have been obtained for the intact complex and initial crystallization conditions identified for a subcomplex. Lastly, in Aim 3 we examine how specialized proteins in nerve cells regulate the assembly of SNARE complexes, which drive vesicle fusion and cargo delivery, so that neurotransmitter is released only in response to an action potential. We will determine how the synaptic proteins complexin and synaptotagmin regulate SNARE assembly at the plasma membrane. We have determined a crystal structure of complexin bound to a mimetic of a pre-fusion SNARE complex that explains how SNARE assembly can be clamped, pending an action potential, and propose further studies aimed at understanding clamping and clamp release.
  • 4.
    DESCRIPTION (provided by applicant): The BioCAT Biotechnology Research Resource operates X-ray beamline 18ID at the Advanced Photon Source, Argonne National Laboratory. Now in its 20th year of operation, it is a mature, productive facility with many capabilities uniqu in the USA, and, arguably, the world. Going forward, we intend to maintain our world-class capabilities in static, time- and spatially-resolved fiber diffraction with beamline enhancements for increased flux and beam quality. A novel high speed, high sensitivity, high spatial resolution pixel array detector will provide an excellent match to the needs of our muscle diffraction program. Also proposed is a versatile micro-diffraction/micro-SAXS instrument that can use one of two Compound Refractive Lenses optimized for either wide- or small-angle fiber crystallography, and continuous flow SAXS experiments. We will implement multimodal scanning micro-diffraction, x-ray florescence microscopy, phase contrast and uv/visible imaging that can be done either singly or in combination with the same instrument on the same samples. Developments in time-resolved SAXS will extend available time regimes from 500 ns to seconds with major reductions in sample consumption, by more than order of magnitude, from current capabilities. This will allow a much wider range of biomedical problems to be addressed than previously possible. A new beamline data acquisition and control system will provide a common interface and better data management for all experiments and advanced support for time resolved experiments. Combined refractive index, dynamic light scattering and multi-angle light scattering measurements with SAXS will offer more comprehensive sample characterization on-line for more robust results. A multi-scale modeling effort will allow extracting more information from muscle X-ray diffraction studies. The proposed developments in multi-scale simulations for interpreting single molecule SAXS data will profoundly benefit studies of
  • 5.
    Проект направлен на изучение фотоники(спектрально-флуоресцентных свойств и фотохимии)полиметиновых(цианиновых)красителей в комплексах с биомакромолекулами с целью разработки эффективных зондов для биополимеров.Предполагается провести кинетическое исследование первичных фотохимических процессов в комплексе краситель-биомакромолекула(цис-транс-изомеризации,генерации и тушения триплетного состояния тушителями различной природы,процессов переноса энергии и электрона),что даст ценную информацию как для теории(фотохимии красителей и их комплексов с биополимерами),так и для практики-разработки зондов и их применения для исследования биохимических систем.Предполагается провести также широкие исследования спектрально-флуоресцентных свойств полиметиновых красителей в комплексах с биомакромолекулами.При этом предполагается изучить взаимодействие с альбуминами,коллагенами,альфа-фетопротеином(и некоторыми другими белками),ДНК,гликозаминогликанами(гиалуроновой кислотой,хондроитин-сульфатом,гепарином и др.)ряда мезо-замещенных полиметиновых красителей,а также красителей,структура которых имеет особенности(например,серповидную форму в случае ДНК),обеспечивающие наиболее эффективное связывание с биомолекулами.Полученные результаты будут использованы при разработке новых эффективных зондов для различных биомолекул и,в частности,нового класса зондов-кинетических.Разработанные красители-зонды планируется использовать для обнаружения и исследования различных биомакромолекул,в частности,для изучения в структурах биомолекул центров взаимодействия различного характера,различных типов связывания,а также конформационных изменений в биомолекулах.Планируется также изучить особенности процесса денатурации биомолекул,а для диагностических целей-изучить биомолекулы,изменяющиеся в результате различных патологий.Разработанные зонды предполагается также применить для исследования более сложных биохимических систем(в частности,внеклеточных сред организмов).
  • 6.
    Коэволюция живого и минерального мира продолжается с начала жизни на Земле. Растения,являются одними из самых древних форм многоклеточных организмов,а среди них древнейшими являются водоросли. Самым главным результатом данного проекта будет исследование биоминералов многоклеточных водорослей-от древнейших(красных)до относительно эволюционно молодых(бурых). В ходе проекта будут выполнены следующие задачи: 1.Анализ мировой научной литературы по теме биоминерализации у растений. 2.Разработка метода выделения фитолитов из таллома водорослей. 3.Фитолитный анализ биоминералов у многоклеточных водорослей(морфометрия и два вида микроскопии). 4.Минералогический анализ фитолитов физико-химическими методами для определения видов минералов. 5.Гистологическое изучение таллома с целью выявления биоминералов. 6.Биоинформационный анализ белков биоминерализации у многоклеточных водорослей(UniProt/Swiss-Prot,Blast,ClustalW и др.). Наши исследования позволят получить приоритетные в мире данные и"заглянуть"во времена возникновения Жизни на Земле и её происхождения. Результаты всего проекта будут опубликованы в не менее чем 3 статьях в ведущих мировых журналах БД Scopus и Web of Science.
  • 7.
    微小空間制御による酵素の超活性化機構の基礎を明らかにし,得られた知見をもとにした新規複合材料の開発が順調に進んでいる.また開発された材料を適切に用いることでデバイスの高性能化も達成できた.国際共同研究にも順調に発展し論文発表をすることができた. 本年度において,これまで研究代表者が開発をしてきたナノ構造が制御された酸化マグネシウムを鋳型とする細孔構造が5-200nmで制御された多孔質炭素を利用し,細孔内の酵素活性および安定性の向上を検討した.細孔の中に酵素を直接固定した場合,その安定性は細孔サイズが5-200nmのスケールにおいては細孔サイズに依存しないことがわかった.ただ,炭素表面を化学的に改質し酵素との親和性を向上させた場合では安定性は向上した.同様に,ハイドロゲル電極においても,細孔サイズに依存して出力の大幅な向上が達成できたが,安定性は細孔サイズよりもむしろゲルの組成や電解質など酵素周辺環境,酵素の細孔内の分布の均一性が重要な因子であることが明らかになった.さらに,酵素と相互作用する高分子あるいはレドックス高分子を,グラフト重合,電解重合あるいは化学的重合で炭素表面に直接付加することで酵素周辺環境を制御し,酵素安定を向上することができた.3次元ナノ電極上に酵素が1年間以上室温でその活性を保つ超安定化はナノ構造およびその環境を制御することで実現できた.また,FAD依存性グルコース脱水素酵素の活性について,高濃度電解質が酵素活性に影響を及ぼし,特に特定の疎水的なイオンを用いることで酵素と反応物との正の相互作用を向上させて,酵素の活性を制御させる(向上させる)ことができることが分かった.さらに,こうした酵素のナノ環境制御およびナノ電極材料を活用することで,フレキシブル型あるいはペーパー型の過酷な環境で作動するバイオ燃料電池の耐久性および出力の向上を達成した. これまでに得られた基礎的な知見をもとに,新規バイオ無機複合材料の開発を推し進める.特に空間内の酵素の安定性を積極的に向上させるために,ナノ空間制御をベースに,電極と酵素の界面,および酵素同士の界面制御に重きをおいた材料設計・開発を行う.具体的には,電極表面との相互作用に起因する酵素の変性を抑制する電極表面修飾,空間内に存在する酵素同士の凝集などを抑制する酵素表面修飾を進める.また,反応物の物質供給も出力に大きく影響することがわかったので,高活性と高安定性を同時達成するためにも,物質透過性に優れたマクロ孔とナノ酵素環境の両立を目指す.また,この基本的な概念は,酵素のみならず,無機触媒や分子触媒にも拡張され,マクロ孔とナノ空間を制御することで電極触媒機能制御と高性能化も実現する. Reason:微小空間制御による酵素の超活性化機構の基礎を明らかにし,得られた知見をもとにした新規複合材料の開発が順調に進んでいる.また開発された材料を適切に用いることでデバイスの高性能化も達成できた.国際共同研究にも順調に発展し論文発表をすることができた.;
  • 8.
    In general, metal oxide nanosheets have been prepared by exfoliation of layered metal oxides or metal hydroxides. Highly crystalized metal oxide nanosheets can be obtained by this exfoliation method, but types of metal oxide annosheets thus obtained are limited because the method requires the layered compounds as stating materials. In the present study, we have developed the preparation method of metal oxide nanosheets by using graphene as a template. We demonstrated that metal oxide nanosheets were formed from the corresponding metal alkoxides and graphene oxide.