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Megakines - novel tools for structural insight into receptor:chemokine complexes

Description du projet

Les mégakines comme outil pour l’analyse structurale des complexes chimiokine-récepteur

Les chimiokines sont des petites cytokines sécrétées qui activent des récepteurs membranaires de la superfamille des récepteurs couplés aux protéines G. Les interactions entre les récepteurs et les chimiokines contrôlent de nombreux processus physiologiques et sont impliquées dans de nombreuses pathologies, notamment l’athérosclérose, les maladies inflammatoires, l’infection à VIH et le cancer. Les interactions de 50 chimiokines et de 20 récepteurs identifiés chez l’homme exigent une organisation précise, car la chimiokine peut se lier à plusieurs récepteurs, alors qu’un seul récepteur aux chimiokines possède plusieurs ligands. La cryomicroscopie électronique est une technique révolutionnaire pour comprendre les structures moléculaires, mais l’analyse de petites protéines comme les complexes chimiokine-récepteur reste complexe. Le projet MEGAKINE, financé par l’UE, propose une approche innovante pour augmenter la taille des chimiokines par le biais d’une insertion rigide dans une protéine d’échafaudage volumineuse, créant ainsi des mégakines pour faciliter l’analyse structurale des récepteurs aux chimiokines.

Objectif

Chemokines are small, secreted cytokines that activate membrane receptors belonging to the G protein-coupled receptor (GPCR) superfamily. The chemokine-receptor interactions control crucial physiological processes, but are also implicated in many pathologies, including atherosclerosis, inflammatory diseases, HIV infection or cancer, and hold a great potential for therapeutic intervention.
Yet, although GPCRs are the target of about one third of currently marketed drugs, only three of them act on chemokine receptors, essentially due to poor structural understanding of the intricate interactions with their ligands. Indeed, about 50 chemokines and 20 receptors have been identified in humans. Their interactions require precise orchestration, as a chemokine may bind to several receptors, while a single chemokine receptor has multiple ligands. However, the structural determinants dictating ligand specificity and receptor activation remain elusive.
Lately, cryo-EM has emerged as a ground-breaking technique for elucidating molecular structures but despite recent advancements, analysis of small proteins like receptor:chemokine complexes (∼50 kDa) is still challenging. In this project, we propose an innovative approach to increase the chemokine size, without altering its functionality, through a rigid insertion into a bulky scaffold protein. Such enlarged chemokines, called Megakines, will facilitate structural analysis of chemokine receptors.
To prove this concept, we will first reformat the well-characterized chemokine CCL5 and use it in structural/functional studies with two clinically relevant receptors, CCR5 and ACKR2.
The achievement of this project relies on the multidisciplinary combination of the excellent expertise in the chemokine field of the host laboratory and the protein engineering skills of the applicant. The proposed Megakine technology has the potential to revolutionize cryo-EM studies of chemokine receptors and facilitate the therapeutic development.

Champ scientifique (EuroSciVoc)

Mots‑clés

Programme(s)

Thème(s)

Régime de financement

MSCA-IF - Marie Skłodowska-Curie Individual Fellowships (IF)

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Appel à propositions

(s’ouvre dans une nouvelle fenêtre) H2020-MSCA-IF-2019

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Coordinateur

LUXEMBOURG INSTITUTE OF HEALTH
Contribution nette de l'UE
€ 178 320,00
Coût total
€ 178 320,00