Descrizione del progetto
Sonde fluorescenti fanno luce sulla «materia oscura» delle cellule
Lo screening farmacologico ad alto rendimento è fondamentale per lo sviluppo dei farmaci. Alla base vi è il test automatizzato di migliaia di composti chimici o biologici per valutarne le interazioni con i bersagli biologici. Tuttavia, l’ambiente diluito del tampone è molto diverso dall’affollato compartimento intracellulare in vivo in cui moltissime molecole si muovono e interagiscono in uno spazio molto piccolo. Un candidato con buone prestazioni in uno screening farmacologico potrebbe comportarsi diversamente in una cellula vivente dove il suo movimento e la sua attività saranno intralciati da numerosi ostacoli che generano ogni sorta di forze a distanza relativamente breve. Il progetto PArtCell, finanziato dall’UE, sta creando cellule artificiali che imitano interazioni deboli non specifiche. Questa preparazione unica nel suo genere si baserà su una matrice sviluppata sulla base dei dati ottenuti utilizzando sonde fluorescenti ingegnerizzate per misurare le interazioni in cellule viventi sane e stressate. PArtCell non solo farà luce su questa «materia oscura della biologia», ma permetterà anche lo screening dei bersagli terapeutici in condizioni che imitano la natura.
Obiettivo
In the crowded cell, nonspecific interactions between biomolecules alter biochemical equilibria. This matrix of weak nonspecific interactions is composed of hydrophobic, electrostatic, H-bonding, van der Waals, and steric interactions, and is “the dark matter of biology”.
Inaccurate prediction of the behaviour of biomolecules inside cells hampers drug discovery: A high throughput drug screen against a purified target protein in dilute buffer ignores the presence of these weak interactions and results are less relevant. High throughput screens directly in cells are however more difficult to control, interpret and measure.
PArtCell provides a key advance by combining the high level of control and ease of high-throughput screening on purified proteins, with the relevance of screening in the native environment.
The aim is to construct artificial cells that provide a physiologically relevant drug-screening platform.
We will achieve this aim by constructing artificial cells with a matrix of weak nonspecific interactions akin living cells as verified with newly engineered fluorescent probes. The probes measure hydrophobicity, electrostatics and steric effects, as well as the physicochemical state of pathogenic condensates, in healthy and stressed living cells. With this information, we will benchmark artificial cells. Drug screens are applied against pathogenic oligomers that we now can observe in these well-characterized artificial cells.
This research will update textbook knowledge and provide the molecular origin of the matrix of weak nonspecific interactions in living cells. It provides a platform that allows screening against targets under native-like conditions not achievable with other methods. This research thus provides a new opportunity to screen drugs against diseases for which we have no cure yet.
Campo scientifico
Programma(i)
Argomento(i)
Meccanismo di finanziamento
ERC-COG - Consolidator GrantIstituzione ospitante
3584 CS Utrecht
Paesi Bassi