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Novel Human Chaperone Mechanisms Counteracting Protein Misfolding and Aggregation in the Cell

Description du projet

Faire la lumière sur les secrets des défenseurs des protéines cellulaires

Le mauvais repliement et l’agrégation des protéines menacent la santé cellulaire, contribuant à des maladies telles que la neurodégénérescence, les myopathies et divers troubles métaboliques. Les chaperons moléculaires, en particulier la famille des protéines à domaine J (JDP), jouent un rôle crucial dans la protection des cellules en empêchant et en inversant le mauvais repliement des protéines. Les mécanismes par lesquels les JDP remplissent leurs fonctions essentielles demeurent toutefois mal compris, ce qui limite les avancées thérapeutiques. De récentes découvertes révèlent la complexité surprenante des JDP, notamment de nouveaux mécanismes de régulation et de reconnaissance des protéines. Dans ce contexte, le projet CHARM, financé par le CER, va faire la lumière sur les mécanismes structurels et fonctionnels des JDP humaines à l’aide de la RMN méthyl-TROSY de pointe et d’essais biophysiques en temps réel. En décodant les rôles dynamiques de ces chaperons, CHARM entend faire progresser les traitements des maladies liées au mauvais repliement des protéines.

Objectif

MolecuMolecular chaperones are vital for maintaining proteostasis by protecting our cells from the deleterious effects of protein misfolding and aggregation. The diverse ~50-chaperone J-domain protein (JDP, Hsp40) family acts as cells first line of defense, binding and remodeling non-natively folded proteins and facilitating their transfer to downstream chaperones. Recent discoveries from our lab have shown that JDP function is far more complex than previously described - identifying both a novel mode of regulation by which DNAJB1 coordinates amyloid disaggregation, and a new mechanism by which class A JDPs recognize destabilized proteins.
Based on these findings and the sheer diversity of human JDPs, we propose that these chaperones employ many additional, yet-to-be-discovered mechanisms to carry out their vital cellular roles. Obtaining a structural and functional understanding of these chaperones is further crucial, as mutations in JDPs have been linked to many pathologies, including myopathies, neurodegenerative diseases, and metabolic disorders. Here we aim to uncover these novel JDP functional mechanisms, determine their role in addressing diverse proteomic challenges, and characterize how their malfunction leads to disease.
Study of JDPs has proven challenging due to the dynamic nature of these chaperones, their transient interactions with clients, and the instability of misfolded proteins. The advanced methyl-TROSY NMR techniques used in my lab are, however, ideally suited for such large and dynamic systems. Furthermore, we have developed new NMR and biophysical assays allowing the monitoring of chaperone interactions with misfolded and aggregation-prone substrates in real time.
Using these approaches, this project will unveil the structures and functional mechanisms of the diverse human JDPs, introducing fundamental new concepts into the chaperone field and paving the way for therapeutic strategies targeting protein misfolding and aggregation diseases.

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-2024-COG

Voir tous les projets financés au titre de cet appel

Institution d’accueil

WEIZMANN INSTITUTE OF SCIENCE
Contribution nette de l'UE
€ 1 999 318,00
Coût total
€ 1 999 318,00

Bénéficiaires (1)