Vloga celičnega lipidnega metabolizma pri amiotrofični lateralni sklerozi in frontotemporalni lobarni degeneraciji
Oznaka in naziv projekta
Z3-7307 - Vloga celičnega lipidnega metabolizma pri amiotrofični lateralni sklerozi in frontotemporalni lobarni degeneraciji
Z3-7307 - The role of cellular lipid metabolism in amyotrophic lateral sclerosis and frontotemporal lobar degeneration
Logotipi ARRS in drugih sofinancerjev
Projektna skupina
Vodja projekta: dr. Anja Pucer Janež
Vsebinski opis projekta
Amiotrofična lateralna skleroza (ALS) je nevrodegenerativna bolezen, za katero je značilna postopna izguba motoričnih nevronov. Prizadeti so tako nevroni v motoričnem korteksu kot nevroni v možganskem deblu in hrbtenjači, kar vodi do oslabitve mišic, mišične atrofije in končno do paralize. Frontotemporalna lobarna degeneracija (FTLD) je kronično napredujoča bolezen, pri kateri pride do degeneracije v frontalnem in temporalnem režnju možganov, kar se odraža v vedenjskih motnjah in težavah z govorom. Klinični, genetski in epidemiološki podatki kažejo, da predstavljata ALS in FTLD dva konca kompleksnega spektra bolezni. TDP-43 predstavlja eno glavnih komponent ubikvitiniranih agregatov proteinov v centralnem živčnem sistemu bolnikov z ALS/FTLD, poznanih kot ključni patološki znak bolezni ALS in FTLD, zato te bolezni imenujemo tudi TDP-43-proteinopatije. Dedno obliko bolezni ALS/FTLD so povezali z mutacijami v več kot 50 potencialnih genih, vključno z geni, ki kodirajo encim superoksid-dismutazo 1 (SOD1), protein TDP-43 (TARDBP) ter protein fused in sarcoma (FUS). Pred nedavnim so identificirali ponovitve zaporedja šestih nukleotidov v genu C9ORF72 in te mutacije opredelili kot najpogostejši vzrok dednih oblik ALS in FTLD. Ena od glavnih hipotez, ki ponuja razlago za patološke vplive podaljšanih ponovitev v genu C9ORF72, predlaga akumulacijo agregatov patogenih proteinov z dipeptidnimi ponovitvami (DPR) in številne študije dokazujejo, da so proteini DPR nevrotoksični in vitro.
Lipidne kapljice (LK) so dinamične strukture, ki se nahajajo v vseh vrstah celic. Sestavljene so iz hidrofobne sredice iz nevtralnih lipidov, ki se od citosola ločuje z enojnim slojem fosfolipidov. Novejše študije dokazujejo, da imajo LK širšo vlogo v celicah, kot je bilo opisano do sedaj. LK lahko modulirajo razpoložljivost proteinov in signalnih lipidov v celičnem jedru, imajo pomembno vlogo pri znotrajceličnem procesiranju maščobnih kislin, poleg tega pa njihovo pomanjkljivo delovanje v nevronih in celicah glie lahko privede do nevrodegeneracije.
Namen predlaganega projekta je prispevati k razumevanju potencialnih molekulskih interakcij med agregiranimi proteini DPR, TDP-43 in FUS, povezanimi z ALS/FTLD, in celičnimi LK, kar lahko potencialno vpliva na patološki mehanizem omenjenih proteinov.
Na celičnih modelih bomo z uporabo konfokalne mikroskopije proučevali lokalizacijo LK in proteinov povezanih z ALS/FTLD. Nadalje bomo določili vpliv morebitnih interakcij med proteini TDP-43, FUS in DPR ter LK na viabilnost celic, celično preživetje, mitohondrijski potencial in nastanek reaktivnih kisikovih zvrsti. LK, ki se v celicah kopičijo zaradi dodatka različnih maščobnih kislin, se lahko razlikujejo v svoji sestavi in zato različno vplivajo na signalne procese v celicah. Pri našem delu bomo analizirali morebiten vpliv LK, ki nastanejo zaradi dodatka različnih maščobnih kislin k modelnim celičnim kulturam, na patogenezo pri ALS/FTLD.
Osnovni podatki sofinanciranja so dostopni na spletni strani SICRIS.
Faze projekta
- V prvi fazi projekta bomo analizirali interakcije med proteini z dipeptidnimi ponovitvami, TDP-43 in FUS ter lipidnimi kapljicami v različnih modelnih celičnih linijah s pomočjo konfokalne mikroskopije.
- V drugi fazi projekta bomo analizirali vpliv lipidnih kapljic v citosolu celic na nevrotoksičnost proteinov povezanih z ALS/FTLD.
- V tretji fazi projekta bomo proučevali, kako spremembe v sestavi lipidnih kapljic vplivajo na različne signalne poti v celičnem modelu ALS/FTLD.
- Da bi pridobili širši vpogled v molekularne interakcije proteinov DPR v sesalskih celicah, smo v naše raziskovalno delo dodatno vključili obširno analizo interaktorjev proteinov DPR. Na ta način smo z drugačnim metodološkim pristopom želeli pokazati interakcije proteinov DPR s celotnim naborom proteinov v celicah in tako preveriti tudi morebitne interakcije med proteini DPR in proteini, vpletenimi v lipidni metabolizem.
Bibliografske reference
PUCER JANEŽ, Anja, PRPAR MIHEVC, Sonja, KOVANDA, Anja, MALNAR, Mirjana, PETAN, Toni, ROGELJ, Boris. Localization of dipeptide repeat proteins and their interaction with lipid droplets in human cells. V: GORIČAR, Katja (ur.), HUDLER, Petra (ur.). Book of abstracts = Zbornik povzetkov, 12th Meeting of the Slovenian Biochemical Society with International Participation = 12. Srečanje Slovenskega biokemijskega društva z mednarodno udeležbo, Bled, 20-23 September 2017.
[COBISS.SI-ID 30940711]PUCER JANEŽ, Anja, PRPAR MIHEVC, Sonja, KOVANDA, Anja, MALNAR, Mirjana, PETAN, Toni, ROGELJ, Boris. Localization of dipeptide repeat proteins and their interaction with lipid droplets in model cell lines. V: MATKOVIČ, Andraž (ur.), BRESJANAC, Mara (ur.). Book of abstracts. Ljubljana: Sinapsa, Slovenian Neuroscience Association. 2017, str. 59.
[COBISS.SI-ID 30941479]PUCER JANEŽ, Anja, BOŽIČ, Janja, MARKIČ, Lara, MOTALN, Helena, ROGELJ, Boris. Identification of dipeptide repeat proteins interacting protein targets by proximity-dependent labeling. V: KISOVEC, Matic (ur.). Book of abstracts = Knjiga povzetkov. 13th Meeting of the Slovenian Biochemical Society with International Participation = 13. srečanje Slovenskega biokemijskega društva z mednarodno udeležbo, Dobrna, 24 - 27 September 2019. Ljubljana: Slovenian Biochemical Society, 2019. Str. 140. ISBN 978-961-93879-8-6. [COBISS.SI-ID 32852007]
PUCER JANEŽ, Anja, BOŽIČ, Janja, MARKIČ, Lara, MOTALN, Helena, ROGELJ, Boris. Identification of dipeptide repeatproteins interactome by proximity-dependent labeling. V: RITUPER, Boštjan (ur.), KORITNIK, Blaž (ur.). Book of abstracts. SiNAPSA Neuroscience Conference '19 - SNC'19, Ljubljana, Slovenia 20-21 September. Ljubljana: SiNAPSA, Slovenian Neuroscience Association, 2019. Str. 55. ISBN 978-961-91704-9-6. [COBISS.SI-ID 32885287]
PUCER JANEŽ, Anja, BOŽIČ, Janja, MARKIČ, Lara, MOTALN, Helena, ROGELJ, Boris. Identification of dipeptide repeat proteins interactome by proximity-dependent labeling with BioID2. V: RNP network dynamics in development and disease : abstract book. EMBO Workshop, 29 September - 2 October 2019, Ljubljana, Slovenia. [S. l.: s. n.], 2019. Str.152. [COBISS.SI-ID 32860199]