Evolving New Glycosaminoglycan Mimetics

不断发展的新糖胺聚糖模拟物

基本信息

项目摘要

Project Summary Glycosaminoglycans (GAGs) play important roles in many physiological and pathological events such as cell division, inflammation, neural development, and cancer metastasis. The long polysaccharide chains of GAGs contain various sulfated disaccharides that are organized into sulfate-rich and under-sulfated domains. This rich structural diversity enables GAGs such as heparan sulfate (HS) to interact with numerous proteins and regulate key signaling pathways. However, efforts to understand their structure-function relationships and harness their therapeutic potential have been hampered by the chemical complexity of GAGs and a lack of tools. At present, there are no tools to manipulate the interactions of GAGs with specific proteins of interest, thus complicating efforts to pinpoint their precise roles. The goal of this project is to develop novel chemical probes for selectively modulating GAG activity. We will use a directed evolution-based approach to create a new class of GAG mimetics – multivalent glycopeptides appended with short, active HS motifs – to modulate specific HS-protein interactions. Random sampling of peptide sequences by directed evolution should allow for the selection of structures containing the ideal number and arrangement of HS motifs. In addition to optimal HS clustering, selected peptides should contain peptide motifs recognized by the protein of interest, thus generating highly specific GAG probes. In Aim 1, we will work in collaboration with the Krauss laboratory to develop the approach and generate HS mimetics that interact selectively with fibroblast growth factor 2 (FGF2), a key growth factor involved in cell migration, angiogenesis, and differentiation. In Aim 2, we will evolve glycopeptides that bind to specific forms of tau, a microtubule-associated protein linked to dementias such as Alzheimer's disease and Parkinson's disease. We will use these HS mimetics to understand the mechanisms underlying tau uptake into neurons and neurodegeneration. In addition, we will explore whether our mimetics can block the intercellular spreading of tau and its pathogenic consequences. In Aim 3, we will evolve glycopeptides that bind chemokines (specifically CXCL9, CXCL10 and CXCL11), a class of therapeutically important proteins that are key mediators of inflammation. Our probes should provide unique insights into the paradoxical functional redundancy of chemokines, enabling us to tease apart their individual roles. Together, these studies will produce a novel class of GAG-based probes for understanding the physiological functions of GAGs and may ultimately lead to new therapeutic leads or approaches to diseases such as cancer, neurodegenerative diseases, inflammatory and autoimmune disorders, and infectious diseases.
项目摘要 糖胺聚糖(插科打)在许多物理和病理事件中起重要作用 例如细胞分裂,感染,神经发育和癌症转移。长 插孔的多糖链包含各种硫化二糖,这些二糖被组织到 富含硫酸盐和硫酸盐不足的结构域。这种丰富的结构多样性使得诸如 硫酸乙酰肝素(HS)与许多蛋白质相互作用并调节钥匙信号通路。 但是,努力了解他们的结构功能关系并利用他们的 治疗潜力受到堵嘴的化学复杂性的阻碍,缺乏 工具。目前,没有工具可以操纵插科打与特定蛋白质的相互作用 感兴趣的,因此使精确角色的努力变得复杂。这个项目的目标是 开发出新的化学问题,以选择性调节插科打活性。我们将使用一个定向 基于进化的方法来创建新的插科打aimetics - 多价糖肽 附上短而活跃的HS基序 - 调节特定的HS-蛋白质相互作用。随机的 通过定向进化对胡椒序列取样应允许选择结构 包含HS主题的理想数量和排列。除了最佳HS聚类外, 选定的宠物应包含感兴趣蛋白质识别的肽基序,因此 产生高度特定的插科打问题。在AIM 1中,我们将与Krauss合作 实验室开发方法并生成与选择性相互作用的HS模拟物 成纤维细胞生长因子2(FGF2),这是细胞迁移,血管生成的关键生长因子, 和分化。在AIM 2中,我们将进化与特定形式的tau,a结合的糖肽 微管相关的蛋白质与痴呆症有关,例如阿尔茨海默氏病和 帕金森氏病。我们将使用这些HS Mimetics了解基本机制 Tau摄取神经元和神经变性。此外,我们将探讨我们的 模拟物可以阻止TAU的细胞间扩散及其致病后果。在AIM 3中, 我们将进化结合趋化因子(特别是CXCL9,CXCL10和CXCL11)的糖肽, 一类历史上重要的蛋白质是炎症的关键介质。我们的问题 应该为趋化因子的悖论功能冗余提供独特的见解, 使我们能够教授他们的个人角色。这些研究将共同​​产生小说 基于插科打的类别的问题,以理解插科打的物理功能,并且可能 最终导致新的治疗性铅或方法,例如癌症等疾病 神经退行性疾病,炎症和自身免疫性疾病以及传染病。

项目成果

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