The role of gangliosides in the development of neurodegenerative amyloidogenic diseases: Molecular insights by advanced fluorescence microscopy
Project goals
Ab peptide oligomers are neurotoxic and thought to be implicated in Alzheimer’s disease (AD). Formation of Ab oligomers in the brain may be mediated by neuronal membranes. Although the metabolism of the lipid class “ganglioside” is linked to AD their role in oligomerization is controversial. Recently, using the sensitivity of single molecule fluorescence and taking advantage of model membrane systems containing essential lipids with well-defined compositions, we showed that physiological levels of ganglioside GM1 prevent in-membrane oligomerization of Ab. Based on our findings we propose to answer several questions: Do other gangliosides inhibit oligomerisation, in similarity to GM1? What is the molecular mechanism of GM1’s inhibitory power? How large are the oligomers and what does their size depend on? Do other gangliosides self-organise into membrane nanoheterogeneities, in similarity to GM1? Is the inhibitory effect of GM1 on Ab oligomerisation generic to other amyloidogenic proteins? Do oxidised lipids and sterols influence that inhibitory effect of GM1?
Keywords
Fluorescence Correlation SpectroscopyFLIM-FRETMonte Carlo SimulationsSingle Particle Trackinggangliosidessphingomyelinamyloidprion,synuclein,protein-lipid interactionspeptide aggregationnano-clustersneuroprotectivelipid oxidation
Public support
Provider
Czech Science Foundation
Programme
Standard projects
Call for proposals
Standardní projekty 21 (SGA0201700001)
Main participants
Ústav fyzikální chemie J. Heyrovského AV ČR, v. v. i.
Contest type
VS - Public tender
Contract ID
17-03160S
Alternative language
Project name in Czech
Role gangliosidů ve vývoji neurodegenerativních amyloidogenních nemocí: molekulární pohled pomocí pokročilé fluorescenční mikroskopie
Annotation in Czech
Oligomery Ab peptidu jsou neurotoxické a pravděpodobně se podílejí na vzniku Alzheimerovi choroby (ACH). Tvorba Ab oligomerů může býti modifikována neuronálními membránami. Ačkoliv je metabolismus gangliosidů, třídy lipidů, spojován s ACH, jejich role při oligomerizaci je kontroverzní. Za využití citlivosti fluorescenčních technik založených na detekci jednotlivých molekul a za využití dobře definovaného složení modelových membrán jsme ukázali, že fyziologické hodnoty gangliosidu GM1 zamezují oligomerizaci Ab amyloidu v membráně. Na základě našich objevů navrhujeme zodpovědět následující otázky: Inhibují ostatní gangliosidy oligomerizaci Ab peptidů? Jaký je molekulární mechanismus účinku GM1? Jak velké jsou oligomery a na čem závisí jejich velikost? Organizují se ostatní gangliosidy do nanoheterogenit podobně jako GM1? Má GM1 inhibiční účinek i na oligomerizaci ostatních amyloidogenních proteinů? Ovlivňují oxidované lipidy a steroly inhibiční účinek GM1?
Scientific branches
Completed project evaluation
Provider evaluation
V - Vynikající výsledky projektu (s mezinárodním významem atd.)
Project results evaluation
The project brings new results concerning molecular information on the role of gangliosides in the in-membrane oligomerisation of amyloidogenic proteins. The reported outcomes are adequate. Three students participated here, implying impact on education. The project resulted in publications in 8 publications in scientific journals. No problems regarding rules of the grant scheme were identified.
Solution timeline
Realization period - beginning
Jan 1, 2017
Realization period - end
Dec 31, 2019
Project status
U - Finished project
Latest support payment
Apr 3, 2019
Data delivery to CEP
Confidentiality
S - Úplné a pravdivé údaje o projektu nepodléhají ochraně podle zvláštních právních předpisů
Data delivery code
CEP20-GA0-GA-U/02:1
Data delivery date
Jul 23, 2020
Finance
Total approved costs
6,342 thou. CZK
Public financial support
5,661 thou. CZK
Other public sources
681 thou. CZK
Non public and foreign sources
0 thou. CZK
Basic information
Recognised costs
6 342 CZK thou.
Public support
5 661 CZK thou.
89%
Provider
Czech Science Foundation
CEP
BO - Biophysics
Solution period
01. 01. 2017 - 31. 12. 2019