Developing super-resolution imaging based biophysical methods to study protein aggregate induced membrane disruption at the single-molecule level

开发基于超分辨率成像的生物物理方法来研究单分子水平上蛋白质聚集诱导的膜破坏

基本信息

  • 批准号:
    2594676
  • 负责人:
  • 金额:
    --
  • 依托单位:
  • 依托单位国家:
    英国
  • 项目类别:
    Studentship
  • 财政年份:
    2021
  • 资助国家:
    英国
  • 起止时间:
    2021 至 无数据
  • 项目状态:
    未结题

项目摘要

This proposal aims to develop a digital, ultrasensitive technique that can detect and quantify protein-induced membrane permeabilisation and disruption at the highest level of sensitivity. Disruption of membrane integrity is a ubiquitous mechanism by which protein aggregates confer toxicity in various human diseases, including Alzheimer's and Parkinson's disease, Type II diabetes, Sickle cell disease, and even specific type of Cancer. Toxic aggregates disrupt and permeabilise lipid bilayer of the cellular membrane and allow the influx of extracellular calcium ions, which leads to disrupted calcium homeostasis and cell death. In this work, we will fabricate nanosized probe to mimic the natural bilayer of cellular membrane and determine how protein aggregate damage membrane integrity. By utilising single-molecule localisation based super-resolution imaging, we will develop a quantitative method which will enable direct observation of individual protein aggregates induced lipid membrane permeabilisation in a high-throughput manner by counting the number of entering ions. This novel ultra-sensitive methodology will provide new insights into the mechanism of membrane permeabilisation in protein-misfolding disease, allowing us to identify and characterise the most toxic protein aggregates in complex human samples and screen the potential drug which can prevent or reduce protein aggregates induced membrane damage which is related to Alzheimer's and Parkinson's disease.
该提案旨在开发一种数字化的超灵敏技术,可以以最高的灵敏度检测和量化蛋白质诱导的膜透化和破坏。膜完整性的破坏是一种普遍存在的机制,蛋白质聚集体通过该机制在各种人类疾病中赋予毒性,包括阿尔茨海默病和帕金森病、II型糖尿病、镰状细胞病,甚至特定类型的癌症。有毒聚集体破坏并渗透细胞膜的脂双层,并允许细胞外钙离子流入,从而导致钙稳态破坏和细胞死亡。在这项工作中,我们将制作纳米探针来模拟细胞膜的天然双层,并确定蛋白质聚集体如何破坏膜的完整性。通过利用基于单分子定位的超分辨率成像,我们将开发一种定量方法,该方法将通过计数进入离子的数量以高通量方式直接观察单个蛋白质聚集体诱导的脂质膜透化。这种新型超灵敏方法将为蛋白质错误折叠疾病中的膜透化机制提供新的见解,使我们能够识别和表征复杂人体样本中毒性最大的蛋白质聚集体,并筛选可以预防或减少蛋白质聚集体诱导的潜在药物。与阿尔茨海默氏症和帕金森氏症相关的膜损伤。

项目成果

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