Informace o projektu

Selektivní NMR značení jako nástroj pro charakterizaci proteinových komplexů zapojených do neurodegenerativních onemocnění

Logo poskytovatele
Kód projektu
LTAUSA18168
Období řešení
1/2019 - 12/2022
Investor / Programový rámec / typ projektu
Ministerstvo školství, mládeže a tělovýchovy ČR
Fakulta / Pracoviště MU
Středoevropský technologický institut

Předložený projekt je zaměřen na rozvoj spolupráce mezi skupinou Struktury a Dynamiky Proteinů CEITEC MU v Brně a americkým partnerem, strukturně-biologickou skupinou na University of Pittsburgh. Cílem plánované vědecké spolupráce je výměna unikátních NMR metodologických postupů mezi skupinami a jejich následná aplikace při detailní charakterizaci proteinů a jejich komplexů, které se podílí na závažných, zejména neurodegenerativních, onemocněních.
Objektem studia předkládaného projektu jsou proteiny asociované s mikrotubuly: MAP2c a tau protein, které regulují stabilitu (polymeraci a rozpad) mikrotubulů nezbytných pro správnou funkci cytoskeletu nervových buněk. MAP2c a tau jsou sekvenčně a funkčně podobné, vnitřně neuspořádané, proteiny o velikosti přibližně 50 kDa. Liší se lokalizací a expresí během vývoje nervových buněk, tau se nachází v axonu, MAP2c v dendritech. Patologické změny u tau proteinu mohou vést až ke vzniku Alzheimerovy choroby.
Cílem tohoto projektu je studovat konformační změny tau a MAP2c proteinu během formování oligomerů, které se následně uspořádávají do fibrilárních struktur. Zatímco se v posledních letech podařilo detailněji charakterizovat monomerní i fibrilární (charakteristický pro pacienty s Alzheimerovou chorobou) stav tau proteinu , přechod od monomerů k oligomerům zůstává dosud neobjasněn. Právě tyto oligomerní formy tau proteinu jsou přitom považovány za vůbec nejtoxičtější varianty při iniciaci Alzheimerovy choroby.
Naše vědecká skupina má bohaté zkušenosti s NMR charakterizací monomerů homologního MAP2c proteinu pomocí metod neuniformního vzorkování. Tyto metody ovšem při charakterizaci oligomerních stavů naráží na své hranice kvůli komplexnosti NMR spekter. Tento limitující faktor je možné z velké části překonat použitím selektivního izotopového značení proteinů, které výrazně zjednodušuje analýzu spekter. Skupina prof. Angely Gronenborn se v poslední době výrazně podílí na rozvoji selektivního značení jednotlivých aminokyselin izotopem 19F a vývojem sady NMR metodologií, které využívají takto značené vzorky pro charakterizaci proteinových komplexů hrajících klíčovou roli u viru HIV. Tyto metody budou na straně českého partnera implementovány pro studium konformačních změn tau a MAP2c proteinů, které vedou k oligomerizaci.