Cellsignalering och heterogenitet mätt med masspektrometri
- Diarienummer
- ICA16-0010
- Start- och slutdatum
- 170901-210831
- Beviljat belopp
- 3 996 696 kr
- Förvaltande organisation
- Uppsala University
- Forskningsområde
- Bioteknik, medicinsk teknik och teknik för livsvetenskaperna
Summary
Mitt forskningslag kommer utveckla metoder inom masspektrometri för att studera inducerad peptidfrisättning med tidsupplöst datainsamling i mammala modelldjur ner till nivån av individuella celler. Detta har aldrig gjorts förut. Den inmärkningsfria analysmetoden kommer ge en grundläggande förståelse av utsöndrade neuropeptider från flera sorters vävnader. Dessutom kommer studierna på cellnivå ge information om cellulär heterogenitet och bestämma hur mycket variation det finns inom en celltyp i en vävnad i jämförelse med andra vävnader. Jag har nyligen visat hur produktionen av peptidhormoner varierar mellan gamma-celler belägna i olika lober av råttans bukspottskörtel med masspektrometri på cellnivå. Jag förväntar mig att fler studier av andra vävnader på liknande sätt kommer ge goda resultat. Dessa företaganden kommer också sannolikt resultera i upptäckt av nya neuropeptider. Därutöver kommer jag använda elektrofysiologiska och fluorescenta metoder för att undersöka cellulär heterogenitet, samt undersöka den biologiska funktionen hos upptäckta peptider. Vi kommer utveckla metoder för att kartlägga struktur–funktion förhållanden mellan neuropeptider och deras målreceptorer med väte/deuteriumutbytande masspektrometri. G-protein kopplade receptorer kvarstår som största målgrupp för läkemedelsutveckling. En förbättrad förståelse av de regulatoriska mekanismerna bakom dessa receptorer och hur de skiljer sig på cellnivå är kritiskt för framtida läkemedelsutveckling.
Populärvetenskaplig beskrivning
Cellulär heterogenitet, d.v.s. att det bland celler med likadana genetiska förutsättningar trots allt finns variation i beteende och kemiskt innehåll, anses vara grundläggande för korrekt funktion hos högre system. Variationen antas bidra med möjligheten för systemet att gradvis svara på externa signaler, till skillnad från "allt eller inget". Vår förståelse av cellulär heterogenitet är fortfarande begränsad. I detta forskningsprogram kommer vi utveckla nya metoder baserade på masspektrometri som tillåter oss att undersöka hur vanligt förekommande heterogenitet är och andra aspekter av cell-till-cell signalering, t.ex. frisättning av neuropeptider och hormoner. Projektet kommer sannolikt även leda till upptäckt av nya neuropeptider. Vi kommer även att utveckla metoder inom masspektrometri för att undersöka molekylära interaktioner mellan utsöndrade neuropeptider och deras målreceptorer. Detta görs genom att exponera receptorer för tungt vatten, både i när- och frånvaro av olika sorters molekyler som binder till dem. Genom att under kontrollerade former bryta ner receptorerna i mindre bitar kan dessa analyseras med masspektrometri. Exponeringen mot tungt vatten gör att delar av receptorn som är tillgänglig från ytan byter ut sina väteatomer mot deuterium (tungt väte), samtidigt som inbindning av en molekyl (t.ex. en neuropeptid) till receptorn kan blockera utbytet. Således agerar inmärkningen med deuterium som en flaggning för att skilja mellan de delar av receptor som är eller inte är involverade i inbindningen av neuropeptiden. Delarna av receptorn identifieras genom analys med masspektrometri. På så vis kan många molekylers bindningssäten till receptorer kartläggas. Eftersom masspektrometri behöver mycket mindre material för analys i jämförelse med andra tekniker för strukturanalys som t.ex. NMR och röntgenkristallografi, kommer projektet kunna öka hastigheten med vilken vi kan kartlägga molekylära interaktioner på strukturnivå. Sammanfattningsvis kommer projektet bidra med nya tekniker och öka vår kunskap om cell-till-cell signalering, cellulär heterogenitet, samt struktur–funktion förhållanden. På lång sikt kommer detta bidra till framtagandet av nya biologiska läkemedel.