נושא הפרוייקט
מספר פרוייקט
מחלקה
שמות סטודנטים
אימייל
שמות מנחים
תיוג ספציפי של ננובודי עם ננו-חלקיקי זהב על מנת להבין את מנגנון הקישור על ידי Cryo-EM
Site-Specific Modification of Nanobodies with Gold Nanoparticle in order to Understand the Binding Mechanism by Cryo-EM
תקציר בעיברית
רצפטורים ממברנלים, המקודדים ע"י כ-30% מהגנים, ממלאים תפקידים חיוניים בתהליכים פיזיולוגיים רבים ולכן הם מהווים מטרות של יותר ממחצית מהתרופות המאושרות על ידי ה-FDA. נדרשים מחקרים מבניים ברזולוציה גבוהה של רצפטורים ממברנלים תפקודיים בתנאים קרובים לתנאים פיזיולוגיים בכדי לספק הבנה מכניסטית מעמיקה ועל מנת להקל על גילוי תרופות. ספציפית, הבנה של אינטראקציות בין תרופה לרצפטור ופתירת המבנה של קומפלקסים אלו חשובה עבור פיתוח אינטראקציות תרופתיות חזקות וטיפולים רבי עוצמה. עד כה, המבנה של רוב הרצפטורים הממברנליים נפתר באמצעות שיטות in-vivo, כגון קריסטלוגרפיה של קרני רנטגן, כלומר לא בסביבה הנטיבית שלהם. במחקר זה, אנו רוצים לפתח שיטה חדשה לפתרון המבנה של רצפטור הקשור לתרופה מבוססת חלבון באמצעות cryo-EM. כמחקר מקרה, אנו שואפים לפתור את המבנה של PSMA-NB. PSMA (אנטיגן פרוסטטה ספציפי לממברנה) הוא רצפטור המתבטא יתר על המידה בתאי סרטן הערמונית, בעיקר על הממברנה שלהם. NB (nanobodies) הוא תחום משתנה יחיד של נוגדנים עם שרשרת כבדה, שגודלו עשירית מגודלו של נוגדן מונוקלוני. NBs הם מאוד ספציפיים למטרה ולכן ניתן להשתמש בהם עבור יישומי טיפול ממוקדים. אנו משערים כי על ידי תיוג ספציפי עם צימוד malemidethiol של ננו-חלקיק זהב (AuNP), נוכל לזהות באופן חד משמעי את אופי הקישור של ה-NB ל-PSMA המקורי המתבטא על תאי סרטן. חלקיקי הזהב יאפשרו זיהוי קל יותר של הקישור NB-PSMA על הממברנה של תאי סרטן הערמונית ב-cryo-EM מכיוון שהם יסמנו את חלבון הPSMA ויבדיל אותו מחלבוני ממברנה אחרים.
תקציר באנגלית
Membrane receptors, encoded by ∼30% of the coding genes, play vital roles in numerous physiological processes and are thus targets of more than half of the FDA-approved drugs. High-resolution structural studies of functional receptors under near-physiological conditions are required to provide an in-depth mechanistic understanding and facilitate drug discovery. In particular, understanding drug-receptor interactions and solving the structure of these complexes is important for the development of strong drug interactions and potent therapeutics. To date, the structure of most membrane receptors has been solved using in-vivo methods, such as X-ray crystallography, meaning not in their native conditions. In this research, we want to develop a new method for solving the structure of a receptor bound to a protein-based drug by using cryo-EM. As a case study, we aim to solve the PSMA-NB structure. PSMA (prostate specific membrane antigen) is a receptor overexpressed in prostate cancer cells, mainly on their membrane. A NB (nanobodies) is a single-chain variable domain of heavy-chain antibodies that is one tenth the size of an antibody. NBs are highly target-specific and thus could be used for targeted therapy applications. We hypothesize that by site-specifically labeling a NB with a maleimidethiol conjugate of a gold nanoparticle (AuNP), we could identify in an unambiguous way the nature of the binding of the NB to the native PSMA expressed on cancer cells. The gold nanoparticles will enable easier identification of the NB-PSMA binding on the membrane of prostate cancer cells in cryo-EM since they will label the PSMA protein and distinguish it from other membrane proteins.