Tilbake til søkeresultatene

FRINATEK-Fri prosj.st. mat.,naturv.,tek

Structure and dynamics of Yersinia Adhesin A in a membrane by nuclear magnetic resonance and electron paramagnetic resonance spectroscopy

Alternativ tittel: Struktur og dynamikk av Yersinia Adhesin A i en membran ved kjernemagnetisk resonans og elektronparamagnetisk resonansspektroskopi

Tildelt: kr 4,5 mill.

Yersinia enterocolitica (Y. entercolotica) er en bakterie assosiert med flere matbårne sykdommer inkludert diaré som årlig er anslått å ta livet av opp til 1,5 millioner barn i utviklingsland. For at en infeksjon skal kunne oppstå produserer Y. enterocolitica proteinet Yersinia Adhesin A (YadA) som danner klebrige og hårlignende strukturer på cellens overflate. Disse molekylene kan feste seg til tarmene og fremmer bakteriell kolonisering etterfulgt av infeksjon. Målet med dette prosjektet var å forstå HVORDAN YadA strukturen ser ut, så vel som HVORDAN proteinet når bakterieoverflaten. For å gjøre dette kombinerte vi interdisiplinære moderne teknikker fra flere fagfelt (biologi, kjemi, og fysikk) som lot oss, for første gang noen sinne, studere YadA på et molekylært nivå i selve bakterien (Did you actually do it in the cell, or in OMVs?). Det er allerede kjent at Y. enterocolitica trenger YadA for å infisere et menneske og at deaktivering av proteinet kan fjerne infeksjonen. Kunnskap om YadAs struktur så vel som hvordan proteinet når frem til celleoverflater kan derfor utnyttes i utviklingen av nye legemidler. Vi har allerede vist genetisk hvordan proteinet når bakterieoverflaten, og ved å innføre spesifikke punktmutasjoner, hvordan denne prosessen kan forstyrres slik at det ikke kan ivareta sin «klebrige» funksjon. Sammen med samarbeidspartnere i her i Norge og i Tyskland har vi også publisert strategier i en høyt anerkjent journal for å studere YadA strukturen i selve bakteriemembranen, med den oppløsningen nødvendig for legemiddeldesign. Resultatene fra dette prosjektet har blitt publisert i 4 vel anerkjente journaler og bokkapitler, i tillegg til presentasjoner ved internasjonale konferanser, så vel som tre lokale presentasjoner ved UiO. Vi har også publisert deler av arbeidet på både norsk og engelsk i UiO tidsskriften Titan, hvor vi også samarbeidet med en illustratør innen naturvitenskap som stilte med grafiske representasjoner, som avbilder hvordan YadA binder seg til andre molekyler og overflater i menneskekroppen (https://titan.uio.no/node/3331). Resultatene fra dette forskningsprosjektet bidrar til å løse et medisinsk behov knyttet til bekjempelse av sykdommer som er forårsaket av Y. enterocolitica og dermed direkte fremme barns helse i utviklingsland. På sikt kan bedre kunnskap om hvordan bakterier binder seg til overflater ha viktig overføringsverdi til annen medisinsk forskning (blant annet implantater) og industri (fiskeri og maritim næring) hvor denne kunnskapen kan være avgjørende. Avslutningsvis er det verdt å merke at teknikkene vi har utviklet i løpet av prosjektet for å løse proteinstrukturene i sine naturlige miljø, har potensialet til å til å revolusjonere hvordan proteinstrukturer løses, og kan gi ringvirkninger til fagfelt innen medisin- og helsevitenskapen, hvor det er essensielt å vite den molekylære strukturen til proteiner, særlig for å kunne designe et molekyl som hemmer proteinfunksjonen.

We have published three papers, one book chapter, and given 4 talks at national and international conferences, and have disseminated our results in popular publications, in both norwegian and english. We have a current manuscript prepared for submission, and are in the late stages of final structure calculations of YadAM in the outer membrane, and have also begun site-specific dynamic measurements. We expect these projects to result in high-impact publications, and hope to expand with a methods paper to show generally how OMPs may be recombinantly expressed and measured in situ using the general methods that we have developed for YadAM, to increase the scope even more, showing how the techniques here are also valuable for instance in EM. During the course of this project we have also picked up several new collaborators both locally and internationally, as well as having expanded upon existing collaborations.

Membrane proteins are of particular pharmacological importance, with 30% of all drugs targeting them. In order to rationally design drugs to target a specific protein, its structure must first be solved at atomic level resolution. Nuclear magnetic resonance methods (NMR) are a way by which protein samples can be studied at the atomic level, either in solution (sNMR) or in the solid state (ssNMR). Yersinia Adhesin A (YadA) is a protein found in the membrane of Yersinia Enterocolitica, which is involved in a number of food-borne diseases including enterocolitis, acute enteritis, diarrhea, and mesenteric limphadentisis. Diarrhea alone is estimated to kill 1.5 million children under the age of five globally each year. YadA plays an important role in the ability of Y. Enterocolitica to colonize in a host, by aiding in the autotransport of a head domain to the cell surface that can stick to host tissues. Thus, rational drug design to inhibit host colonization by targeting the functional role of YadA could be vital to childrens's health, particularly in the developing world. A recent structure of the YadA anchor domain region was solved with the protein in the crystalline form. A 4-amino acid stretch of residues was identified that are thought to crucial in the mechanism by which YadA promotes colonization, and may serve as a potential pharmaceutical target. We wish to determine the mechanism by which autotransport occurs, by solving the structure of YadA in native or native-like lipid environment using sNMR and ssNMR. A YadA mutant that is proposed to inhibit the ability of Y. Enterocolotica to colonize host tissues will also be studied. A primary R&D challenge will be obtaining high quality NMR data in native and native-like membrane environments, and the preliminary amino-acid assignment of the NMR data. The assignment should be aided by existing ssNMR data of Yada in the crystalline form.

Publikasjoner hentet fra Cristin

Ingen publikasjoner funnet

Ingen publikasjoner funnet

Budsjettformål:

FRINATEK-Fri prosj.st. mat.,naturv.,tek