Descrizione del progetto
Come si formano i complessi proteici
Le proteine, i mattoni fondamentali della vita, si legano insieme per formare complessi funzionali. Tuttavia, in alcuni casi, possono formare complessi aberranti che hanno conseguenze drammatiche per i sistemi biologici e sono implicati nei disturbi neurodegenerativi. Gli approcci convenzionali per comprendere la formazione dei complessi proteici sono impegnativi, in quanto la formazione di complessi proteici risulta in aggregati di dimensioni e proprietà diverse e, di conseguenza, in effetti diversi sulla funzione delle cellule viventi. Il progetto DiProPhys, finanziato dall’UE, affronterà questa sfida attraverso una combinazione di microfluidica e spettroscopia a molecola singola, costituendo un’innovativa piattaforma biofisica digitale per studiare l’aggregazione delle proteine. Usando questo approccio, DiProPhys sarà in grado di studiare gli aggregati uno per uno, dentro e fuori le cellule, e riuscirà a scoprire i fattori fisici fondamentali che ne governano la formazione e gli effetti sui sistemi cellulari.
Obiettivo
Proteins are the fundamental building blocks of life, underpinning functional processes in living systems. They are able to exert their biological activities by binding to other proteins to form functional complexes which act as the machinery of life. In certain cases, however, proteins escape cellular quality control mechanisms and form aberrant complexes. The formation of such clusters stabilised by inter-molecular hydrogen bonds, amyloid aggregates, has dramatic consequences for biological systems and they are implicated in neurodegenerative disorders. The fundamental biophysical chemistry governing the formation of protein clusters has been challenging to probe and understand as this process results in a highly heterogeneous distribution of aggregates of different sizes and with different properties, and correspondingly diverse effects on living cells’ function. As such, conventional bulk methods are challenging to apply to uncover a fundamental biophysical understanding of their formation, dynamics and behaviour. The present proposal addresses this fundamental problem by bringing together microfluidics and single molecule spectroscopy to develop a novel digital biophysics platform for studying protein aggregation. Through this route, we will be able to study aggregates one by one, inside and outside cells, and discover the fundamental physical determinants that govern their formation and effects on the cellular systems. This proposal is motivated by the hypothesis that the physico-chemical properties of protein aggregates modulate their biological activity, and by studying protein aggregation at the level of single aggregates and single cells, we will access fundamentally new biophysical chemistry, including how liquid-liquid phase separation can modulate the nucleation barriers in protein aggregation, what the molecular mechanisms are by which amyloid aggregates can self-multiply, and what physical parameters determine their effects on living cells.
Campo scientifico (EuroSciVoc)
CORDIS classifica i progetti con EuroSciVoc, una tassonomia multilingue dei campi scientifici, attraverso un processo semi-automatico basato su tecniche NLP. Cfr.: https://op.europa.eu/en/web/eu-vocabularies/euroscivoc.
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- scienze naturaliscienze fisichemeccanica classicameccanica dei fluidimicrofluidics
- scienze naturaliscienze biologichebiochimicabiomolecoleproteine
- scienze naturaliscienze biologichebiofisica
- scienze naturaliscienze fisicheotticaspettroscopia
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