RNA-protein complexes in health and disease and their therapeutic targeting

RNA-蛋白质复合物在健康和疾病中的作用及其治疗靶点

基本信息

  • 批准号:
    MR/W004615/1
  • 负责人:
  • 金额:
    $ 154.7万
  • 依托单位:
  • 依托单位国家:
    英国
  • 项目类别:
    Fellowship
  • 财政年份:
    2022
  • 资助国家:
    英国
  • 起止时间:
    2022 至 无数据
  • 项目状态:
    未结题

项目摘要

All cells contain a variety of large, microscopically visible complexes made of RNA and protein - ribonucleoprotein (RNP) granules. Increased concentration of molecules within RNP granules makes them very efficient biochemical "microreactors". RNP granules transact cellular functions in a very dynamic fashion and can act as highly accurate sensors of changes in the cell environment. Recent exciting breakthroughs in RNP granule research established these structures as the key organising principle of a living cell. Given the fundamental activities carried out by RNP granules, it is unsurprising that even small changes in their structure lead to fatal human diseases such as neurodegenerative disorders. Restoring RNP granule balance in cells by targeting their components and regulatory factors is therefore an attractive therapeutic strategy that can be transformative for many diseases.My recent research suggested that RNP granules that are physically separated in cells (e.g. those localised in the cell nucleus and those in the cytoplasm) are connected into a network. It also suggested that the entire network becomes affected in disease states, such as the fatal and currently incurable neurodegenerative diseases amyotrophic lateral sclerosis (ALS) and frontotemporal dementia (FTD). This finding not only established a new biological concept of signal propagation in cells but also suggested that components of the RNP granule network, including RNAs, represent promising points for therapeutic intervention. Until recently, targeting RNA with small molecule drugs has been seen as problematic, because of the structural flexibility of this molecule. However, it is becoming increasingly appreciated that the discovery of biologically active small molecule drugs acting on RNA/RNA-protein complexes can be successfully driven by a specific drug discovery approach called "phenotypic assay" and informed by complex motifs in the RNA structure. My proposal aims to improve our knowledge of how RNP granule network is regulated, why this regulation collapses in disease states and how it can be restored using therapeutic small molecules. This will be achieved via: 1) structural and functional interrogation of the role for the RNP granule network in the normal cell physiology and pathophysiology of two representative neurodegenerative disorders, ALS and FTD; and 2) identification and follow-up of novel RNA drug targets for the above diseases using small molecule drugs.I will lead this innovative programme building upon my previous experience in RNP granule and neurodegenerative disease research; access to the skills and toolkit of the collaborator network and Cardiff neuroscience community; input from the co-investigator who is a drug discovery expert; strategic placement within a drug discovery centre; and bespoke training and personal development program.Overall, my research will provide new knowledge of how cells exploit interconnected RNP granules to survive and thrive and how abnormal metabolism of RNP granules can be corrected for the benefit of human health.
所有细胞都含有由RNA和蛋白质-核糖核蛋白(RNP)颗粒组成的各种大型、显微镜下可见的复合体。RNP颗粒内分子浓度的增加使它们成为非常有效的生化“微反应器”。RNP颗粒以一种非常动态的方式处理细胞功能,并可以作为细胞环境变化的高精度传感器。最近在RNP颗粒研究方面的令人兴奋的突破确立了这些结构作为活细胞的关键组织原理。考虑到RNP颗粒进行的基本活动,即使它们结构的微小变化也会导致致命的人类疾病,如神经退行性疾病。因此,通过靶向其成分和调节因子来恢复细胞中RNP颗粒的平衡是一种有吸引力的治疗策略,可以改变许多疾病。我最近的研究表明,物理上分离在细胞中的RNP颗粒(例如,定位于细胞核和细胞质中的RNP颗粒)连接成一个网络。它还表明,在疾病状态下,整个网络会受到影响,例如致命的、目前无法治愈的神经退行性疾病肌萎缩侧索硬化症(ALS)和额颞痴呆(FTD)。这一发现不仅建立了一个新的细胞内信号传播的生物学概念,还表明RNP颗粒网络的组成部分,包括RNA,代表了治疗干预的有希望的点。直到最近,用小分子药物靶向RNA一直被认为是有问题的,因为这种分子的结构灵活性。然而,人们越来越认识到,作用于RNA/RNA-蛋白质复合体的具有生物活性的小分子药物的发现可以由一种称为表型分析的特定药物发现方法成功地推动,并由RNA结构中的复杂基序提供信息。我的建议旨在提高我们对RNP颗粒网络是如何调控的,为什么这一调控在疾病状态下崩溃,以及如何使用治疗性小分子来恢复它的知识。这将通过以下方式实现:1)对RNP颗粒网络在两种典型的神经退行性疾病ALS和FTD的正常细胞生理学和病理生理学中的作用进行结构和功能的询问;以及2)使用小分子药物确定和跟踪针对上述疾病的新的RNA药物靶点。我将根据我以前在RNP颗粒和神经退行性疾病研究方面的经验领导这一创新计划;获得合作者网络和加的夫神经科学界的技能和工具包;来自药物发现专家的联合调查员的意见;在药物发现中心内的战略位置;总而言之,我的研究将为细胞如何利用相互连接的RNP颗粒生存和茁壮成长提供新的知识,以及如何纠正RNP颗粒的异常代谢,以造福人类健康。

项目成果

期刊论文数量(2)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(0)
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  • DOI:
    10.2139/ssrn.4721338
  • 发表时间:
    2024
  • 期刊:
  • 影响因子:
    0
  • 作者:
    Hodgson R
  • 通讯作者:
    Hodgson R
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