Descrizione del progetto
Zoom sul traffico delle proteine mal indirizzato e mappatura delle deviazioni neuropatologiche
Gli studi su larga scala di tutte le proteine prodotte da una cellula o da un organismo (proteomica) hanno fatto avanzare in modo significativo la nostra comprensione delle malattie. Tuttavia, abbiamo bisogno di una maggiore risoluzione a livello subcellulare per identificare i deficit di traffico delle proteine, che provocano molte malattie. Le malattie neurologiche rappresentano una notevole percentuale delle malattie rare e possono avere effetti devastanti. I neuroni sono insoliti rispetto alle altre cellule in cui la struttura è compartimentata in dendriti, corpo cellulare e assone. Da ciò derivano cellule relativamente «lunghe», perciò un traffico di proteine efficiente è particolarmente importante nei neuroni. Il progetto RARE MAPS, finanziato dall’UE, sta valorizzando una tecnica pionieristica chiamata Mappe organulari dinamiche. Le tecnica fornirà dati proteomici con localizzazione subcellulare (a livello organulare) in neuroni umani derivati da cellule staminali pluripotenti indotte (hiPSC, human induced Pluripotent Stem Cell) e cervelli provenienti da un modello murino di un raro disturbo neurodegenerativo, chiamato sindrome da carenza di AP-4. Lo studio incrementerà l’utilità della tecnica, mettendo nel contempo in luce il ruolo del traffico assonale di proteine in una rara malattia neurologica. L’approccio fornirà un canale per la scoperta che sarà ampiamente applicato ai disturbi neurologici rari.
Obiettivo
Rare diseases are a major unmet medical need, as is the definition of the relevant disease mechanisms. Many rare diseases affect the nervous system. These are challenging to treat, and mechanistic studies are difficult due to the inaccessibility of patient tissue. Global proteomic studies have provided insight into whole tissue or cell changes in protein abundance but lose information on protein subcellular localisation, which is important because defects in protein trafficking are implicated in many neurological disorders. In ‘RARE MAPS’ I propose an unbiased mechanistic discovery pipeline combining human induced pluripotent stem cells (hiPSCs) with advanced spatial proteomics. I will use a method developed by Dr. Borner called ‘dynamic organellar maps’, which provides quantitative protein subcellular localisation information at the whole proteome level. Used comparatively, it can detect changes in protein localisation due to a perturbation, allowing unbiased screening for phenotypic changes. To develop this workflow, I will apply it to the rare neurodegenerative disorder AP-4 deficiency syndrome. AP-4 knockout hiPSCs will be differentiated into cortical neurons and maps will be made of intermediate cortical stem cells and mature cortical neurons. Comparison to control cells will enable the detection of changes to protein localisation and abundance. I will also apply the maps to brain tissue from an AP-4 deficient mouse model to detect protein mislocalisation in vivo. I will then use CRISPR/Cas9 technology to investigate the role of novel and known AP-4-associated proteins in neuronal autophagy and axonal health. This project will demonstrate the utility of dynamic organellar maps to reveal molecular mechanisms of rare neurological disorders as well as provide new insights into the pathogenesis of AP-4 deficiency and the role of protein trafficking and autophagy in the axon.
Campo scientifico
Parole chiave
Programma(i)
Argomento(i)
Meccanismo di finanziamento
MSCA-IF - Marie Skłodowska-Curie Individual Fellowships (IF)Coordinatore
80539 Munchen
Germania