Projektbeschreibung
Wie „unterhalten“ sich Zellen miteinander?
Zelladhäsionsmoleküle spielen eine wichtige Rolle bei der Strukturierung der synaptischen Architektur über facettenreiche Interaktionen mit verschiedenen synaptischen Partnern und der Steuerung der neuronalen Kommunikation. Das EU-finanzierte Projekt CellCellEM wird Aufschluss über die Mechanismen geben, die maßgeblich für die synaptischen Aktivitäten der Zelladhäsionsmoleküle sind. Dabei wird das Projekt mithilfe der Einzelpartikelmethode der Kryo-Elektronenmikroskopie (Kryo-EM), Tomographie sowie biochemischen Methoden die molekularen Mechanismen von Latrophilinen (LPHN) analysieren. Bei Letzteren handelt es sich um Zelladhäsionsmoleküle, welche die interzelluläre Kommunikation an der Synapse vermitteln. Die Studien sollen eine strukturelle Grundlage für die Funktion der Zelladhäsionsmoleküle schaffen und die LPHN-Interaktionen mit Proteinen im zentralen Nervensystem (ZNS) vollumfänglich charakterisieren. Die Projektergebnisse werden unser Wissen zur interzellulären Kommunikation im ZNS erweitern.
Ziel
Synapses are intercellular junctions specialized for coordinated cell-cell communication throughout the nervous system. They are organized by cell-adhesion molecules (CAMs) that bi-directionally orchestrate neuronal communication. Latrophilins (LPHNs) are a unique sub-family of CAMs that play critical roles in structuring the synaptic architecture through multifaceted interactions with a large variety of synaptic partners. Mutations in LPHN have been associated with neurodevelopmental and neuropsychiatric disorders. Despite their gravity, the mechanism governing LPHN synaptic activities remain elusive.
To further our understanding of LPHN-mediated cell-cell communication, we suggest to characterize these receptors’ interactions with their intracellular and extracellular partners. For this purpose, we propose to adopt a hybrid approach driven primarily by cryo-EM, a state-of-the-art technique capable of dissecting the molecular mechanisms of super-molecular assemblies at extremely high spatial resolutions, which is our group’s main field of expertise. The cryo-EM studies will be complemented by cryo electron tomography (cryo-ET), fluorescence microscopy and biochemical approaches. Our specific aims are:
Aim 1: Dissect the molecular mechanisms of LPHN activation by combining cryo-EM with biochemical methodologies.
Aim 2: Characterize the LPHN interactome through cryo-EM and fluorescence microscopy.
Aim 3: Resolve the architecture of the LPHN interactome at a close-to-native environment through cryo-ET.
Our experimental strategy will generate a quantitative, near-atomic resolution view of LPHNs and the mechanism by which they interact with their synaptic partners and instigate trans-synaptic signal transduction. These data will be vital for understanding LPHN-mediated cell-cell communication as well as the mechanisms governing trans-synaptic interactions and could potentially highlight novel approaches to treat neurodevelopmental and neuropsychiatric disorders.
Wissenschaftliches Gebiet
Programm/Programme
Thema/Themen
Finanzierungsplan
ERC-STG - Starting GrantGastgebende Einrichtung
7610001 Rehovot
Israel