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Single-molecule tracking for live-cell protein synthesis kinetics

Descrizione del progetto

Rivelare i determinanti molecolari della sintesi proteica in vivo

Un targeting, un ripiegamento e una sintesi corretti delle proteine sono fondamentali per tutte le cellule viventi. Vista la crescente domanda di proteine terapeutiche quali gli anticorpi, è urgente capire e controllare i meccanismi molecolari responsabili di questo processo. Il progetto SMACK, finanziato dall’UE, cercherà di capire in che modo la sequenza dell’mRNA determini in definitiva come, dove e quando un polipeptide si ripiega. Usando un sistema sperimentale e analitico basato sulla fluorescenza, gli scienziati analizzeranno la cinetica della sintesi proteica a livello della singola molecola direttamente all’interno della cellula vivente, nonché il modo in cui gli antibiotici clinicamente rilevanti inibiscono questo processo. La conoscenza acquisita fornirà indizi sulla struttura dei sistemi produttivi della proteina a base microbica, nonché sulla progettazione di nuovi antibiotici.

Obiettivo

This project aims to map the determinants of efficient synthesis, folding, and targeting of proteins in living bacterial cells, and to understand how antibiotic drugs inhibit these events. Our findings will be used to form a quantitative description of how the mRNA sequence ultimately determines how, where, and when a polypeptide should fold, which will help to design better E. coli-based production systems for recombinant proteins; both protein folding and targeting are currently severe bottlenecks. Further, by studying the effect of clinically relevant antibiotic drugs directly on ongoing protein synthesis, we will learn how the inhibitory action on the molecular level is translated into the response on cell and population level. This knowledge will help to improve the use of current drugs, as well as to provide clues regarding how new drugs should be designed.

To reach our goals, we will use and further develop our recently published fluorescence-based experimental and analytical system for live-cell single-molecule analysis of protein synthesis kinetics. Particularly, we will develop orthogonal translation systems to measure protein synthesis kinetics on defined mRNAs in an unperturbed cell background. We will also label and study key components of the universal pathway for Signal Recognition Particle-mediated cotranslational targeting of peptides to the membrane-bound peptide translocation complexes. In these applications we use small organic dyes for site-specific labeling of molecules, which allow recording of long diffusion trajectories inside cells. These trajectories are then fed to our machine-learning algorithms to deduce the binding kinetics.

With an increasing demand for therapeutic proteins, such as monoclonal antibodies for cancer treatment, there is an urgent need for microbial-based systems for cost-effective production of recombinant proteins. With our unique experimental and analytical system, we have the opportunity to aid in this development.

Campo scientifico (EuroSciVoc)

Parole chiave

Programma(i)

Argomento(i)

Meccanismo di finanziamento

ERC-STG - Starting Grant

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Invito a presentare proposte

(si apre in una nuova finestra) ERC-2020-STG

Vedi tutti i progetti finanziati nell’ambito del bando

Istituzione ospitante

UPPSALA UNIVERSITET
Contributo netto dell'UE
€ 1 653 550,00
Indirizzo
VON KRAEMERS ALLE 4
751 05 Uppsala
Svezia
Regione
Östra Sverige Östra Mellansverige Uppsala län
Tipo di attività
Higher or Secondary Education Establishments
Collegamenti
Costo totale
€ 1 653 550,00

Beneficiari (1)