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A Native Mass Spectrometry Systemic View of Cellular Structural Biology

Projektbeschreibung

Proteinstrukturwechselwirkungen in nativen zellulären Kontexten mittels direkter Massenspektrometrie erforschen

Die Zellumgebung prägt die Struktur und Funktion von Proteinen und lässt eine vielfältige Landschaft von Proteinformen entstehen, die mit konventionellen Methoden nur schwer erfassbar ist. Das Team des ERC-finanzierten Projekts SystemDirectMS entwickelt die direkte Massenspektrometrie (direct-MS), einen Ansatz, bei dem Proteine in ihrem nativen Zustand in rohen Zelllysaten konserviert werden, wodurch ihre Interaktionen und Vielfalt unter nahezu physiologischen Bedingungen untersucht werden können. Durch Ausweitung dieser Methode von Bakterien auf menschliche Zellen und Gewebe sowie durch die Einrichtung von Hochdurchsatz- und Ganzorgan-Analyseplattformen werden im Rahmen des Projekts neue Instrumente zur Erforschung von Proteoformen und Proteinkomplexen geschaffen. Dank dieser Fortschritte wird unsere Fähigkeit optimiert, Proteine im biologischen Kontext zu untersuchen, was Auswirkungen auf die Zellbiologie, die Biotechnologie und die Wirkstoffentdeckung erwarten lässt.

Ziel

Protein structure and consequently function is influenced by the cellular content. The array of splice variants, post-translational modifications, cleavages and the ability to bind cofactors and drugs, is governed by the surrounding cellular milieu. This is determined by internal and external cues such as cell type, developmental stage, stress conditions, disease and aging, which give rise to an ensemble of distinct protein entities. To study this diversity, there is a need for methods that enable structural studies under “close-to-life” conditions, maintaining the natural environment and biological diversity, features that are often lost during biochemical purifications.
Our recent discovery that native MS can be conducted within crude cellular lysates (direct-MS), while preserving the biological context, offers many new experimental avenues for investigating protein interactions and diversity. Here, we propose to take native MS to a new dimension: enabling a systemic view of cellular structure biology by endorsing technological, computational and methodological developments. To do this we will: (i) Establish a platform for high-throughput screening of protein interactions. (ii) Unravel protein interactions in human and other eukaryotic cells; (iii) Develop a method for whole-organ direct-MS analysis, unravelling the tissue-specific proteoform landscape. Each of our three independent but complementary aims involves a different biological system, going from bacteria through human cells to intact tissues. Together, these advances, in conjunction with the high-resolution and sensitivity afforded by current mass spectrometers, has the potential to advance a plethora of fields, including cell biology, pharmacology and biotechnology. Overall, we anticipate this project will promote the integration of direct-MS into the cellular structural biology toolkit, providing valuable insights not attained by other structural biology methods or artificial intelligence algorithms.

Wissenschaftliches Gebiet (EuroSciVoc)

Schlüsselbegriffe

Programm/Programme

Thema/Themen

Finanzierungsplan

HORIZON-ERC - HORIZON ERC Grants

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Aufforderung zur Vorschlagseinreichung

(öffnet in neuem Fenster) ERC-2022-ADG

Alle im Rahmen dieser Aufforderung zur Einreichung von Vorschlägen finanzierten Projekte anzeigen

Gastgebende Einrichtung

WEIZMANN INSTITUTE OF SCIENCE
Netto-EU-Beitrag
€ 2 954 167,00
Gesamtkosten
€ 2 954 167,00

Begünstigte (1)