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A Native Mass Spectrometry Systemic View of Cellular Structural Biology

Descrizione del progetto

Interazioni tra strutture proteiche in contesti cellulari nativi con la spettrometria di massa diretta

L’ambiente cellulare modella la struttura e la funzione delle proteine, creando un paesaggio variegato di forme proteiche che è difficile da catturare con i metodi convenzionali. Il progetto SystemDirectMS, finanziato dal CER, sviluppa la spettrometria di massa diretta (direct-MS), un approccio che preserva le proteine nel loro stato nativo all’interno di lisati cellulari grezzi, consentendo lo studio delle loro interazioni e della loro diversità in condizioni quasi fisiologiche. Estendendo questo metodo dai batteri alle cellule e ai tessuti umani, e creando piattaforme di analisi ad alto rendimento e per interi organi, il progetto fornisce nuovi strumenti per esplorare le proteoforme e i complessi proteici. Questi progressi migliorano la nostra capacità di studiare le proteine nel contesto biologico, con implicazioni per la biologia cellulare, la biotecnologia e la scoperta di farmaci.

Obiettivo

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.

Campo scientifico (EuroSciVoc)

Parole chiave

Programma(i)

Argomento(i)

Meccanismo di finanziamento

HORIZON-ERC - HORIZON ERC Grants

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Invito a presentare proposte

(si apre in una nuova finestra) ERC-2022-ADG

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Istituzione ospitante

WEIZMANN INSTITUTE OF SCIENCE
Contributo netto dell'UE
€ 2 954 167,00
Costo totale
€ 2 954 167,00

Beneficiari (1)