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AlphaFold 等人工智能工具已能精确预测蛋白质结构,但它们仍难以解析点突变对折叠的影响,以及蛋白质在活细胞中的真实折叠状态。为此,我们开发了一系列基因编码的折叠生物传感器,将目标蛋白的折叠状态与易检测的细胞表型相耦合,实现活细胞内蛋白折叠的高通量、高精度表征。未来,我们将拓展这一技术至哺乳动物细胞及非模式微生物,以满足不同来源蛋白的折叠监测与优化需求。
我们利用前沿的蛋白质设计工具,在满足特定功能和折叠需求的前提下,探索蛋白质序列空间。研究方向包括:设计并筛选更稳定的酶和药用蛋白,以提升其在工业与医学中的应用潜力;基于分子伴侣与底物蛋白的动态相互作用机制,设计并筛选具有更高专一性的人工分子伴侣,以实现对蛋白质体内折叠和细胞功能的精准调控;利用酶与底物、蛋白质与配体结合引发的构象变化,开发新型生物传感元件,并结合蛋白质折叠研究,优化传感蛋白的构象转换效率和响应特性,实现对特定生物信号的高效检测。
蛋白质稳态失衡与多种人类疾病密切相关。我们专注于关键人源蛋白的稳态调控机制与干预策略,研究方向包括解析表观遗传酶的体内稳态维持机制,并结合其活性抑制剂研发,以实现对这类重要蛋白质体内功能的精准调控。此外,我们还筛选淀粉样蛋白沉淀的抑制剂,以干预异常聚集导致的病理过程。通过这些研究,我们希望为疾病干预提供新的思路,并探索基于蛋白质稳态调控的创新治疗策略。
AlphaFold 等人工智能工具已能精确预测蛋白质结构,但它们仍难以解析点突变对折叠的影响,以及蛋白质在活细胞中的真实折叠状态。为此,我们开发了一系列基因编码的折叠生物传感器,将目标蛋白的折叠状态与易检测的细胞表型相耦合,实现活细胞内蛋白折叠的高通量、高精度表征。未来,我们将拓展这一技术至哺乳动物细胞及非模式微生物,以满足不同来源蛋白的折叠监测与优化需求。
我们利用前沿的蛋白质设计工具,在满足特定功能和折叠需求的前提下,探索蛋白质序列空间。研究方向包括:设计并筛选更稳定的酶和药用蛋白,以提升其在工业与医学中的应用潜力;基于分子伴侣与底物蛋白的动态相互作用机制,设计并筛选具有更高专一性的人工分子伴侣,以实现对蛋白质体内折叠和细胞功能的精准调控;利用酶与底物、蛋白质与配体结合引发的构象变化,开发新型生物传感元件,并结合蛋白质折叠研究,优化传感蛋白的构象转换效率和响应特性,实现对特定生物信号的高效检测。
Ren, C., Wen, X., Mencius, J., and Quan, S. An enzyme-based biosensor for monitoring and engineering protein stability in vivo. Proc Natl Acad Sci U S A (2021) 118(13): e2101618118.
He, W., Yang, Y., Qian, Y., Chen, Z., Zheng, Y., Zhao, W., Yan, C., Guo, Z., and Quan, S. Fluorogenic sensing of amorphous aggregates, amyloid fibers, and chaperone activity via a near-infrared aggregation-induced emission-active probe. Aggregate (2024) 5(1): e412.
He, W., Li, X. M., Xue, H. J., Yang, Y. Y., Mencius, J., Bai, L., Zhang, J. Y., Xu, J. H., Wu, B., Xue, Y., and Quan, S. Insights into the client protein release mechanism of the ATP-independent chaperone Spy. Nat Commun (2022) 13(1): 2818.
He, W., Yu, G., Li, T., Bai, L., Yang, Y., Xue, Z., Pang, Y., Reichmann, D., Hiller, S., He, L., Liu, M., and Quan, S. Chaperone Spy Protects Outer Membrane Proteins from Folding Stress via Dynamic Complex Formation. mBio (2021) 12(5): e0213021.
Ren, C., Zheng, Y., Liu, C., Mencius, J., Wu, Z., and Quan, S. Molecular Characterization of an Intrinsically Disordered Chaperone Reveals Net-Charge Regulation in Chaperone Action. J Mol Biol (2022) 434(5): 167405.
Li, Y., Zhao, L., Zhang, Y., Wu, P., Xu, Y., Mencius, J., Zheng, Y., Wang, X., Xu, W., Huang, N., Ye, X., Lei, M., Shi, P., Tian, C., Peng, C., Li, G., Liu, Z., Quan, S., and Chen, Y. Structural basis for product specificities of MLL family methyltransferases. Mol Cell (2022) 82(20): 3810-3825.
Zheng, Y., Huang, Y., Mencius, J., Li, Y., Zhao, L., Luo, W., Chen, Y., and Quan, S. Distinct kinetic mechanisms of H3K4 methylation catalyzed by MLL3 and MLL4 core complexes. J Biol Chem (2021) 296: 100635.
Wang, X., Zong, Y., Zhou, X., Xu, L., He, W., and Quan, S. Artificial Intelligence-Powered Construction of a Microbial Optimal Growth Temperature Database and Its Impact on Enzyme Optimal Temperature Prediction. J Phys Chem B (2024) 128(10): 2281-2292.