Descripción del proyecto
Una tecnología de sensores pionera pondrá el foco sobre las interacciones entre proteínas de una sola molécula
Las proteínas son las bestias de carga de las células, dado que son responsables de prácticamente todas las tareas que ejecutan estas últimas: desde mantener la forma de la célula hasta fabricar componentes celulares y mediar en la señalización inter e intracelular y las respuestas celulares a un entorno cambiante. Están formadas por cientos o miles de aminoácidos en cadenas que adoptan complejas formas en 3D. Su actividad depende de las interacciones con otras moléculas, que a su vez dependen de cambios dinámicos en la propia proteína. A menudo, las proteínas están presentes en grandes cantidades para responder rápidamente a su entorno cambiante, y trabajan juntas para ejecutar tareas complejas. Conocer la dinámica de estas interacciones moleculares a nivel molecular individual es fundamental para comprender el papel que desempeñan las proteínas en la salud y la enfermedad. El proyecto financiado con fondos europeos MultiSense está desarrollando un sensor nanoplasmónico para lograr precisamente esto y superar las limitaciones actuales de los sensores de moléculas individuales en lo relativo a esta tarea monumental. La tecnología de sensores será compatible con cualquier microscopio de investigación, e impulsará una nueva era de descubrimientos relativos a las interacciones intermoleculares y la función de las proteínas.
Objetivo
I will develop a single-molecule sensor that reveals multi-protein dynamics at micromolar concentrations to provide new understanding of how protein machinery functions in real-time. Proteins and their interactions are the cornerstone of biological processes. The dynamic cooperation between multiple species is key to most processes including chaperone-mediated protein folding, signal transduction, and metabolism. The dynamics of these processes is fast and adaptive due to a tailored combination of low affinity and high concentration. Current single-molecule sensors cannot capture these dynamics because (1) they only work in dilute solutions which perturbs the dynamics or (2) they only resolve a single species. Capturing dynamics of protein machinery at physiological conditions therefore remains one of the grand challenges in the field.
MultiSense will develop a nanoplasmonic sensor to provide the opportunity to reveal multi-molecular protein dynamics at micromolar concentrations. This will be achieved by (a) developing technology to resolve and interpret multi-protein interactions and cooperation using Frster Resonance Energy Transfer in the confined near-field of a plasmonic particle, and (b) using this technology to provide the first real-time picture of chaperone-mediated protein folding at physiological conditions. This will contribute to unraveling why chaperones fail to induce proper folding or prevent protein aggregation in the context of diseases.
The proposed method can be implemented on any research-grade microscope and can be generalized to any protein by applying the proper particle functionalization. This will inspire other researchers to study dynamic cooperation in protein machinery to unravel complex molecular mechanisms. In the long term the small size and biocompatibility of metal nanoparticles will enable studies of protein interactions at the single-molecule level in their natural environment, a living cell.
Ámbito científico (EuroSciVoc)
CORDIS clasifica los proyectos con EuroSciVoc, una taxonomía plurilingüe de ámbitos científicos, mediante un proceso semiautomático basado en técnicas de procesamiento del lenguaje natural.
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Palabras clave
Programa(s)
Régimen de financiación
ERC-COG - Consolidator GrantInstitución de acogida
5612 AE Eindhoven
Países Bajos