Dechiffrering av den strukturella grunden för sekundär nukleering på ytan av amyloid och dess inhibering

Tidsperiod:

1 januari 2023 – 31 december 2026

Projektledare:

Stefan Knight

Finansiär:

Vetenskapsrådet

Bidragstyp:

Projektbidrag

Budget:

3 200 000 SEK

Amyloid är en fibrillär struktur som bildas genom felveckning och aggregering av peptider eller proteinsegment. Amyloider är olösliga i vatten och kan anta många olika former, vilket gör dem svåra att studera. De har dock alla samma grundkonstruktion: två β-flak packade mot varandra, med β-strängarna vinkelräta mot fibrillaxeln. Amyloid är kopplat till en rad allvarliga sjukdomar som t.ex. Alzheimers sjukdom och typ 2-diabetes. Den bakomliggande orsaken till dessa sjukdomar tros vara ytkatalyserad ackumulering av stora mängder cytotoxiska mellanformer (intermediat) som skadar nervsystemet. Denna ytkatalys sker på ytan av redan bildade amyloidfibriller i en process som kallas sekundär nukleering. BRICHOS-domäner, som ingår som delar av proteiner från 13 olika proteinfamiljer, är kraftfulla inhibitorer av sekundär nukleering som effektivt blockerar produktionen av cytotoxiska intermediat. BRICHOS-domäner från olika proteinfamiljer, med endast begränsad sekvenshomologi, kan oförklarligt nog hämma sekundär nukleering på obesläktade amyloider. I princip ingenting är känt om hur sekundär nukleering eller dess inhibering går till på molekylär nivå. I detta projekt syftar vi till att förstå den strukturella grunden för sekundär nukleering, och dess BRICHOS-medierade inhibering, vilket är en förutsättning för rationell utveckling av läkemedel som blockerar sekundär nukleering. Vi kommer att använda röntgenkristallografi, kryo-elektronmikroskopi och fibrilleringskinetik tillsammans med en helt ny och generellt applicerbar strategi baserad på design av små enkla vattenlösliga amyloidhärmande proteiner (SCRAPs) för att i detalj undersöka dessa processer. Resultaten kommer inte bara att öppna nya möjligheter att utveckla behandlingar för amyloidsjukdomar, utan också belysa ett grundläggande problem inom strukturbiologi: Hur kan promiskuösa protein-proteininteraktioner som resulterar i specifika aktiviteter (i detta fall ytkatalys och dess inhibering) åstadkommas?