TRP-kanalen optimaliseren voor gebruik als stabiele thermosensoren

Dit PhD-project maakt deel uit van het transnationale trainingsnetwerk BioInspireSensing (www.bioinspiresensing.eu), een Horizon 2020 International Training Network (H2020-MSCA-ITN-2020). Het algemene doel van het BioInspireSensing-project is om studenten op te leiden in de ontwikkeling van een nieuwe generatie bio-geïnspireerde implanteerbare sensoren voor druk, temperatuur en zuurgraad. In het bijzonder zullen natuurlijk voorkomende ionenkanalen die gevoelig zijn voor deze stimuli geoptimaliseerd worden voor gevoeligheid, selectiviteit en stabiliteit, en opgenomen worden in bioresorbeerbare membranen voor in vivo monitoring van deze medisch relevante parameters. Het specifieke doel van dit doctoraatsproject is het ontwikkelen van biologische sensoren voor temperatuur met optimalisatie van hun eigenschappen, zoals gevoeligheid, aanhoudende respons, selectiviteit en stabiliteit. Dit zal worden bereikt door plaatsgerichte mutagenese van natuurlijk voorkomende temperatuurgevoelige ionkanaaleiwitten van de transient receptor potential (TRP) superfamilie, zoals de koude- en mentholsensor TRPM8 en de warmte- en vanilloïdesensor TRPV1. Gebaseerd op literatuur, moleculaire modellering en structurele informatie, zal plaatsgerichte mutagenese worden uitgevoerd om mutante kanalen te produceren met geoptimaliseerde thermische gevoeligheid en stabiliteit, en minimale interferentie door andere biologische parameters zoals pH of circulerende endogene agonisten. Mutanten zullen tot expressie worden gebracht in HEK293-cellen en worden gekarakteriseerd met behulp van patch-clamp-elektrofysiologie en calciummicrofluorimetrie. Geoptimaliseerde kanaalconstructies zullen tot expressie worden gebracht in cellen voor zuivering en insertie in lipide dubbellagen. De resultaten van deze experimenten zullen niet alleen een belangrijke stap zijn in de ontwikkeling van nieuwe bio-geïnspireerde en bioresorbeerbare sensoren, maar bieden ook belangrijke nieuwe inzichten in de structurele determinanten van temperatuur en ligandgevoeligheid van TRP-kanalen, die de ontwikkeling van nieuwe medicijnen kunnen helpen deze kanalen om pijn en gerelateerde pathologieën te behandelen.