Montante envolvidos:

Investimento total: 239.391,67€

IBMC-Instituto de Biologia Molecular e Celular -                                   176.679,80€

Apoio FEDER:    150.177,83€               

Apoio OE:         26.501,97€                             

INEB -  Instituto Nacional de Engenharia Biomédica                               47.711,87€

Apoio FEDER:    40.555,09€                 

Apoio OE:         7.156,78€       

LABORATÓRIO IBÉRICO INTERNACIONAL DE NANOTECNOLOGIA (LIN)   15.000,00€

Apoio FEDER:    12.750,00€                 

Apoio OE:         2.250,00€       

Localização do projeto: Norte, Portugal

Síntese do projeto:

A microscopia de super-resolução trouxe uma nova perspetiva à organização neuronal de actina. Nos axónios, existe um citoesqueleto submembranar periódico (MPS), composto por anéis de actina espaçados por tetrâmeros de espectrina, com função desconhecida. ACTinRING vai dissecar a função do MPS. Para tal, uma equipa interdisciplinar que combina uma Neurobióloga (PI), um Neurocientista Computacional (coPI), uma especialista em Mecanodinâmica do Citoesqueleto (PintoIM) e uma Neurobioengenheira (Pego AP) desenvolverão um conjunto complementar de experiências inovadoras com os seguintes objetivos:

1. Elucidar o mecanismo de montagem e manutenção do MPS.

Vamos investigar a forma pela qual os filamentos de actina no MPS são nucleados, elongados e organizados em estruturas circulares periódicas, por desregulação de componentes específicos do citoesqueleto de actina. Análise quantitativa da actina e espectrina no MPS será realizada por microscopia STED.

2. Entender como o MPS se adapta a variações no diâmetro axonal.

Avaliaremos a forma como a actina e espectrina acomodam variações de diâmetro axonal e identificaremos as ABPs reguladoras. Vamos testar ainda se estruturas longas e finas semelhantes a axónios promovem a formação periódica de anéis de actina. Usando microscopia STED ao vivo e diferentes modelos de axonopatia, determinaremos a relação entre a desorganização do MPS e a degeneração/regeneração axonal.

3. Desenvolver um modelo computacional descrevendo a estrutura e a dinâmica do MPS.

Utilizando uma combinação de imagiologia quantitativa com modelação biofísica, identificaremos os mecanismos de montagem dos filamentos de actina no MPS. Dados estruturais e cinéticos serão utilizados para desenvolver um modelo computacional que preveja a geração de força no MPS e sua influência no comportamento do axónio.

4. Compreender a relevância do MPS para a mecanobiologia do axónio.

O MPS pode fornecer apoio mecânico e elástico para a estrutura longa e fina dos axónios. Usaremos microscopia de força atómica para mapear as propriedades mecânicas axonais com uma resolução que corresponda ao espaçamento dos anéis de actina. Se o MPS participar na mecanobiologia axonal, esperamos encontrar diferenças nos axónios com anéis normais e defeituosos.

5. Determinar a contribuição do MPS para as propriedades eletrofisiológicas axonais.

A redução do diâmetro do axónio pode resultar na falha de propagação e picos estocásticos. Usando simulações computacionais e eletrofisiologia em plataformas de microfluídica avançadas, será testada a hipótese de que o MPS evita que axónios sejam pressionados abaixo do limiar de diâmetro associado à perda de fidelidade de condução.

Em suma, ACTinRING tem alto potencial de revelar novos mecanismos de função axonal fisiológica, incluindo aqueles que regulam a mecanobiologia e eletrofisiologia axonal. Numa perspetiva de doença, ACTinRING pode estabelecer o MPS como um novo alvo para combater a degeneração e promover regeneração axonal.