Opis projektu
Analiza błędnie ukierunkowanego transportu białek oraz mapowanie neuropatologicznych objazdów
Badania na dużą skalę obejmujące wszystkie białka wytwarzane przez komórkę lub organizm (proteomika) znacząco pogłębiły naszą wiedzę na temat chorób. Jednakże potrzeba zwiększonej rozdzielczości na poziomie podkomórkowym, aby rozpoznać problemy z transportem białek, które mogą wywoływać wiele chorób. Dużą część chorób rzadkich stanowią choroby neurologiczne. Mogą one mieć niszczące skutki. Neurony wyróżniają się na tle innych komórek – ich struktura dzieli się na dendryty, samą komórkę oraz akson. W rezultacie są to względnie „długie” komórki, tak więc w ich przypadku transport białek jest szczególnie ważny. Twórcy finansowanego przez UE projektu RARE MAPS badają pionierską technikę zwaną dynamiczne mapy organelli. Pozwoli ona uzyskać dane proteomiczne z lokalizacją podkomórkową (na poziomie organelli) w neuronach pochodzących z ludzkich indukowanych pluripotencjalnych komórek macierzystych oraz mózgach z mysiego modelu rzadkiej choroby neurodegeneracyjnej zwanej zespołem niedoboru AP-4. Celem badania jest zwiększenie użyteczności tej techniki przy jednoczesnym wyjaśnieniu roli transportu białek w aksonach w rzadkiej chorobie neurologicznej. Podejście to pozwoli dokonać odkryć, które znajdą zastosowanie w leczeniu rzadkich chorób neurologicznych.
Cel
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.
Dziedzina nauki
Słowa kluczowe
Program(-y)
Temat(-y)
System finansowania
MSCA-IF - Marie Skłodowska-Curie Individual Fellowships (IF)Koordynator
80539 Munchen
Niemcy