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Structure, Function and Regulation of Antimicrobial and Virulent Amyloids at High-resolution

Description du projet

Fibres amyloïdes dans l’infection

Certaines protéines peuvent s’auto-assembler en structures allongées appelées amyloïdes, qui sont liées non seulement à la maladie, mais aussi à la défense antimicrobienne et à la virulence bactérienne. La manière dont la forme et la structure de ces fibres affectent leur fonctionnalité demeure toutefois mal comprise. L’objectif du projet FuncAmyloid, financé par le CER, est d’étudier les fibres amyloïdes produites par des bactéries telles que Staphylococcus aureus et Pseudomonas aeruginosa et de définir leur rôle en tant que toxines ou dans la formation de biofilms. Les chercheurs s’appuieront sur la microscopie avancée et l’analyse structurelle pour comprendre comment les différentes formes de fibres interagissent avec les membranes cellulaires et causent des dommages. Les résultats du projet permettront de concevoir de nouveaux peptides et molécules antimicrobiens, ouvrant la voie à de nouvelles stratégies de lutte contre les maladies infectieuses.

Objectif

Self-assembly of proteins and peptides into amyloid fibrils produced across kingdoms of life is associated with antimicrobial activity, microbial pathogenicity, and a wide range of diseases. The correlation of fibrillation and morphology to function is poorly understood, and high-resolution structural information and mechanistic models are lacking. Our lab pioneered the atomic-level analysis of bacterial amyloids and eukaryotic functional fibrils involved in cytotoxicity, biofilm structuring, and antibacterial activity. We revealed novel morphologies extending beyond canonical amyloid cross- structures of tightly mated -sheets, to include, for example, cross- fibrils composed on amphipathic -helices. In addition, we exposed a unique lipid-induced cross-/ secondary structure switch in fibrils of the same sequence. Here we investigate amyloid fibrils which serve as key virulence determinants in S. aureus and Pseudomonas acting as cytotoxins and in biofilm scaffolding, and as antimicrobials produced across different species. We will leverage the knowledge and expertise, and newly emerging methods in electron, light and force microscopy, to understand how fibrillation propensity, fibril morphology and structural switches are connected to function, membrane interactions and toxicity mechanisms at high resolution. The findings are expected to identify structural features that underlie the formation, regulation, and activity of these fibrils, providing advantages in specific environments. Understanding these structure-function relationships will help to clarify the link between amyloid formation and antimicrobial activity. We will use the insights gained from these studies for the rational design of antimicrobial peptides and small molecules targeting virulent determinants towards potential applications in the management of infectious diseases. Our findings on functional amyloids can overall advance life, material, medical and environmental sciences.

Champ scientifique (EuroSciVoc)

Mots‑clés

Programme(s)

Thème(s)

Régime de financement

HORIZON-ERC - HORIZON ERC Grants

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Appel à propositions

(s’ouvre dans une nouvelle fenêtre) ERC-2022-COG

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Institution d’accueil

DEUTSCHES ELEKTRONEN-SYNCHROTRON DESY
Contribution nette de l'UE
€ 2 000 000,00
Coût total
€ 2 000 000,00

Bénéficiaires (2)