Narodowa Agencja Wymiany Akademickiej
Wspólne projekty badawcze między Polską a Francją nr BPN/BFR/2021/1/00018/U/00001
Tytuł projektu
Nanocząstki złota funkcjonalizowane peptydami
Dofinansowanie: 15 100,00 PLN
Miejsce realizacji: Katedra Inżynierii i Modelowania Materiałów Zaawansowanych
Kierownik projektu: dr hab. inż. Joanna Olesiak-Bańska, prof. PWr
Okres realizacji: od 2022-01-01 do 2022-12-31
Opis projektu
Amyloidy to zespoły nieprawidłowo sfałdowanych białek, które składają się z β-kartek ułożonych prostopadle do osi fibryli. Chociaż mogą być zaangażowane w niektóre naturalne procesy zachodzące w organizmie (np. odkładanie pigmentu i uwalnianie hormonów), zwykle jednak odpowiedzialne są za stany patologiczne prowadzące do chorób, np. choroby Alzheimera, choroby Parkinsona, chorób prionowych. Od dekady prowadzone są liczne badania nad możliwością zastosowania nanocząstek w diagnostyce i przeciwdziałaniu formowaniu amyloidów, jednak nie opracowano jak dotąd skutecznego rozwiązania, które miałoby możliwość wejść w etap testów klinicznych. Nanocząstki oferują szereg zalet w porównaniu do cząsteczek organicznych (duża stabilność, rozwinięta powierzchnia, na której można wiązać różne czynniki i której funkcjonalność może być znacząco modyfikowana bez dużych zmian właściwości nanocząstek). W tym nanocząstki złota posiadają także szereg ciekawych właściwości optycznych, które zapewniają ich łatwą detekcję na tle innych komponentów komórek i tkanek. Istnieją doniesienia o inhibicji wzrostu amyloidów przez nanocząstki złota, choć dokładny mechanizm nie jest znany i szereg prac mówi także o przyspieszonym wzroście amyloidów w obecności nanocząstek. Celem niniejszego projektu będzie zaprojektowanie i synteza nanocząstek złota funkcjonalizowanych peptydami amyloidogennymi, a następnie zbadanie ich potencjału w inhibicji agregacji amyloidów. Aby zrealizować ten cel należy zbadać dwa aspekty oddziaływania peptydów z nanocząstkami: jak zwiększyć powinowactwo powierzchni nanocząstki do peptydów i białek tak, aby monomery wydajnie oddziaływały z nanocząstką oraz jak zachować strukturę zaadsorbowanego monomeru tak, by kolejne monomery wydajnie agregowały na nanocząstce i były usuwane z otoczenia. W prezentowanym projekcie planujemy zmaksymalizować obydwa ww parametry przez funkcjonalizację nanocząstki pochodnymi peptydów amyloidogennych, takich jak amyloid β i transtyretyna. Synteza i oczyszczanie tych peptydów będą zrealizowane we Francji. Natomiast wiązanie do uprzednio zsyntezowanych nanocząstek złota i badania struktury i właściwości amyloidogennych przed i po związaniu na nanocząstce będą monitorowane w Polsce. Wykorzystamy tu metody mikroskopowe (mikroskopię sił atomowych, AFM) i spektroskopowe (FTIR, UV-Vis i fluorescencję, w tym fluorescencję barwników typu tioflawina T, która zwiększa wydajność kwantową emisji w czasie wiązania do włókien amyloidowych). Koniugacje nanocząstek i peptydów są znane, ale dla peptydów o znaczącej agregacji jest to zagadnienie nietrywialne. Projekt pozwoli zweryfikować, jakie znaczenie może mieć długość i sekwencja peptydu oraz rozmiar nanocząstki w wydajności funkcjonalizacji, i jak poszczególne konstrukty nanocząstka-peptyd wpływają na proces amyloidogenezy. Tak stworzone układy nanocząstka-peptyd mogą w przyszłości posłużyć do specyficznego znakowania wzrastających włókien amyloidowych, które dzięki właściwościom nanocząstki, będzie można obrazować zarówno pod mikroskopem optycznym, jak i mikroskopem elektronowym i AFM. Badanie oddziaływania peptydów amyloidogennych z powierzchnią nanocząstki dostarczy także informacji o wpływie powierzchni na proces amyloidogenezy, który według ostatnich badań inicjowany jest na powierzchni organelli komórkowych. Konstrukty nanocząstka-peptyd amyloidogenny mogą być zatem wszechstronnym narzędziem do zrozumienia różnych etapów i procesów towarzyszących powstawianiu amyloidów w organizmie.