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Deciphering the Molecular Mechanism of an Enzymatic Machinery for Glycogen Biosynthesis

Description du projet

Étude de la machinerie moléculaire de la glycogénèse

Le glycogène est un polysaccharide ramifié qui représente la principale forme de stockage du glucose dans les organismes et sert de source d’énergie chez les animaux, les champignons et les bactéries. L’enzyme glycogénine 1 (GYG1) convertit le glucose en glycogène, agissant dans la polymérisation initiale des molécules de glucose, avant que d’autres enzymes ne prennent le relais. Financé par le programme Actions Marie Skłodowska-Curie, le projet DeciphGYG a pour objectif de concevoir une nouvelle approche permettant d’étudier les mécanismes de la biosynthèse du glycogène, en combinant des modélisations informatiques avec des données expérimentales issues de la cristallographie et de la résonance magnétique nucléaire. Son objectif est de pleinement appréhender le mécanisme d’action de la GYG1 humaine afin de faciliter la conception de médicaments contre la maladie du stockage du glycogène de type XV causée par le variant T83M de l’enzyme.

Objectif

The biosynthesis of glycogen - glycogenesis - represents a key glucose (and hence energy) storage process across a wide range of organisms. Human glycogenin 1 (hGYG1) is one of the two primary enzymes that initiates the biosynthesis of glycogen, our energy reservoir. It polymerizes a maltosaccharide chain covalently attached to an enzyme residue, Y195, via a stepwise glycosylation reaction. In the reaction cycle, a dynamic conformational switch between ground and active states induced by one of the enzyme substrates, the sugar donor UDP-glucose, was predicted by structural studies, including a stretch of a critical loop containing Y195, the acceptor arm, and a major movement of a 32-residue lid covering the active site. The T83M mutation, which causes glycogen storage disease (GSD) type XV, makes the enzyme catalytically inactive. The scientific aim of DeciphGYG is to design a new protocol combining a series of both computational techniques (MD, QM/MM MetaD, HREX and BE-MetaD) and experimental results (NMR and crystallography) to unveil the mechanisms of glycogen biosynthesis, including both the glycosylation reaction as well as its coupling with the conformational changes induced by binding of the UDP-glucose donor and acceptor substrates. The experienced researcher (ER), Qinghua Liao will carry out the project in the University of Barcelona under the supervision of Prof. Carme Rovira, who has extensive experience in computational modeling of carbohydrate-active enzymes. Our goal will be shaping the understanding of hGYG1 action fully on glycogen biosynthesis, facilitating drug design against GSD type XV. Moreover, the new protocol will be transferable to other enzymes of interest in glycobiology. Altogether, the DeciphGYG project will allow the ER with a highly competitive multidisciplinary profile by complementing his previous acquired skills, placing him at a strong position to start his career as an independent and innovative principal investigator.

Champ scientifique (EuroSciVoc)

Mots‑clés

Programme(s)

Thème(s)

Régime de financement

MSCA-IF - Marie Skłodowska-Curie Individual Fellowships (IF)

Voir tous les projets financés dans le cadre de ce programme de financement

Appel à propositions

(s’ouvre dans une nouvelle fenêtre) H2020-MSCA-IF-2020

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Coordinateur

UNIVERSITAT DE BARCELONA
Contribution nette de l'UE
€ 172 932,48
Adresse
GRAN VIA DE LES CORTS CATALANES 585
08007 Barcelona
Espagne
Région
Este Cataluña Barcelona
Type d’activité
Higher or Secondary Education Establishments
Liens
Coût total
€ 172 932,48