|
Discovering novel roles for Tks4 in adipogenic homeostasis
|
Help
Print
|
Here you can view and search the projects funded by NKFI since 2004
Back »
|
|
Details of project |
|
|
Identifier |
124045 |
Type |
K |
Principal investigator |
Buday, László |
Title in Hungarian |
Tks4 fehérje szerepének vizsgálata a zsírszövet működésében |
Title in English |
Discovering novel roles for Tks4 in adipogenic homeostasis |
Keywords in Hungarian |
Tks4, génhiányos egér, zsírszövet, őssejt |
Keywords in English |
Tks4, knock-out mouse, adipose tissue, stem cell |
Discipline |
Organ physiology and pathophysiology (Council of Medical and Biological Sciences) | 50 % | Biological basis of diseases related to the above (Council of Medical and Biological Sciences) | 40 % | Signal transduction (Council of Medical and Biological Sciences) | 10 % |
|
Panel |
Physiology, Pathophysiology, Pharmacology and Endocrinology |
Department or equivalent |
Institute of Molecular Life Sciences (Research Center of Natural Sciences) |
Participants |
Bányai, László Dülk, Metta Koprivanacz, Kitti Kudlik, Gyöngyi Merő, Balázs László Szeder, Bálint Takács, Tamás Trexler, Mária Vas, Virág
|
Starting date |
2017-09-01 |
Closing date |
2022-02-28 |
Funding (in million HUF) |
44.796 |
FTE (full time equivalent) |
11.96 |
state |
closed project |
Summary in Hungarian A kutatás összefoglalója, célkitűzései szakemberek számára Itt írja le a kutatás fő célkitűzéseit a témában jártas szakember számára. Az elhízás és a zsírszöveti őssejtek működésének zavara egymáshoz szorosan kapcsolódó esemény, melyek visszavezethetők a sejtszintű szignál utak zavarához. A sejten belüli jelátvitel egy jól szabályozott hálózatot alkot, melyben központi csomópontokat hoznak létre az állványfehérjék. A Tks4 molekula olyan állványfehérje, amely részt vesz a podoszómák képzésében, a reaktív oxigén-gyökök termelésében és az EGF receptor jelátviteli útjában. Munkacsoportunk írta le elsőként, hogy a Tks4-nek meghatározó szerepe van a mesenchymális őssejtek (MSC) zsír és csont irányú differenciációjában. Kísérleteinket az általunk előállított Tks4 hiányos egérből izolált MSCk-en végeztük, melyek csökkent differenciációt mutattak a vadtípushoz képest. A megfigyelés mögött húzódó molekuláris mechanizmus leírása még hiányzik. Ezért azt a célt tűztük ki, hogy megvizsgáljuk a Tks4 hiányos egér zsírszöveti funkció zavarait és a zsírszövetekből izolált őssejtek működését. A kísérletek során szövettani, in vitro őssejt-tenyésztési és mRNS szintű transzkriptóm analízist fogunk végezni. Kutatásainkkal arra a kérdésre keressük a választ, hogy a Tks4 fehérje hogyan befolyásolja az érett zsírsejtek és a zsírszöveti őssejtek biológiáját? Továbbá, kutatásainkat molekuláris biológiai módszerekkel egészítjük ki, melynek segítségével új Tks4-kötöpartnereket szeretnénk keresni. A kutatási program eredményei segíthetnek megérteni, hogy milyen molekuláris mechanizmuson keresztül fejti ki a Tks4 fehérje a zsírsejtekben gyakorolt hatását. Munkákkal a zsírszöveti homeosztázis pontosabb megértéséhez fogunk hozzájárulni.
Mi a kutatás alapkérdése? Ebben a részben írja le röviden, hogy mi a kutatás segítségével megválaszolni kívánt probléma, mi a kutatás kiinduló hipotézise, milyen kérdéseket válaszolnak meg a kísérletek. Az elhízás világszerte jelentős egészségügyi problémát jelent, ezért a zsírszövet, illetve a hozzá kapcsolódó általános anyagcsere molekuláris biológiai szintű vizsgálatának fontossága jelentősen megnőtt. Kutatócsoportunk korábban előállított egy Tks4 fehérje hiányos egér törzset, melyben a bőralatti, illetve a zsigeri zsírszövet számottevő csökkenését láttuk. Ennek hátterében a mesenhymális őssejtek zsír irányú differenciációjának zavara áll. Tervezet kutatásainkban a zsírszövet-biológia új aspektusait fogjuk vizsgálni, melyben a Tks4 KO egérmodellünket szeretnénk felhasználni. A KO és vad típusú egerek különböző testrészeiről fogunk zsírszövetet eltávolítani és ezekből kívánunk mesenchymális őssejtek izolálni. Munkákkal a következő kérdésekre keressük a választ: A Tks4 fehérje hogyan szabályozza a zsír homeosztázist? A fehér és barna zsírszövetekből izolált mesenchymális őssejteknek változik-e a differenciációs képessége Tks4 hiányában? A Tks4 fehérje a fehér-, bézs-zsír vagy a csont irányú őssejt differenciációs utat befolyásolja? A Tks4 a zsírsejt differenciáció mely pontjain fejti ki hatását? Eddig még nem kutatott terület az a mechanizmus, ahogy a Tks4 molekuláris szinten szabályozza a zsírsejtek biológiáját. Munkahipotézisünk szerint a Tks4 mint állványfehérje a zsírsejteken belül is egy molekuláris felszínt képezhet, mely megköti, és szoros közelségbe hozza a jelátviteli molekulákat és ezzel szabályozza a differenciációban részt vevő szignál utakat. Munkánk során újabb Tks4 kötőfehérjéket szeretnénk azonosítani, melyek segítségével feltérképezhető, hogy a Tks4 mely jelátviteli utakon keresztül fejti ki a zsírsejt differenciációban betöltött szerepét.
Mi a kutatás jelentősége? Röviden írja le, milyen új perspektívát nyitnak az alapkutatásban az elért eredmények, milyen társadalmi hasznosíthatóságnak teremtik meg a tudományos alapját. Mutassa be, hogy a megpályázott kutatási területen lévő hazai és a nemzetközi versenytársaihoz képest melyek az egyediségei és erősségei a pályázatának! Az elhízás egyre több országban jelent egészségügyi problémát, az elhízáshoz kapcsolódó társbetegségek kezelése pedig sokszor nem megoldott. A felnőtt zsírszövet tartalmaz olyan őssejt populációt, mely biztosítja a homeosztázis fenntartásához szükséges zsírsejtek képződését. Noha a zsírszöveti funkciók egészséges működése alapvetően meghatározza a szervezet metabolikus státuszát, a zsírszöveti őssejtek molekuláris biológiai vizsgálatai még csak részben történtek meg. A munkánk jelentősége ezért abban áll, hogy 1, csoportunk korábban előállított egy olyan Tks4 KO egértörzset, mely modellállata a zsírszöveti metabolikus funkciók alulműködésének, a lipodisztrófiának. Így kutatásainkkal a Tks4 fehérje zsírsejt biológiában betöltött szabályozó szerepét tudjuk tanulmányozni. 2, csoportunk rendelkezik azzal az infrastruktúrával és tapasztalattal, mely segítségével molekuláris és sejtszinten is vizsgálni tudjuk a Tks4 zsírsejt differenciációban betöltött szerepét. Munkatervünkben a Tks4 hiányos egér zsíranyagcseréjét fogjuk részletesen vizsgálni és összehasonlítani a vadtípusú egérével. Különböző anatómia helyekről fogunk izolálni mesenchymális őssejteket a kétféle egérből, hogy a zsír-őssejtek differenciációs képességét teszteljük. Az eredményeink új perspektívákat nyithatnak a zsírszövet biológiai kutatásokban és elősegítheti új molekuláris célfehérjék azonosítását metabolikus szindromák kezeléséhez. Noha az elmúlt években történtek előrelépések a zsírszövet biológia mélyebb megértése felé, még mindig vannak megválaszolatlan kérdések. A Tks4, mint új zsírszöveti szabályozó fehérje leírása, kimutatása egyedinek és teljesen új eredmények számítana. Kutatásainkkal szeretnénk hozzájárulni a zsírszövetből könnyen izolálható őssejtek felhasználhatóságának elősegítéséhez, hiszen a zsír őssejtek differeciációjának megértése elengedhetetlen ebből a szempontból. A munkatervünk egyediségét mutatja, hogy eddig még senki nem kutatta a Tks4 KO egerek zsír metabolizmusát és zsírszöveti őssejtjeit. A négy éves kutatómunka során születő publikációk széles olvasóközönség számára lehet fontos, mivel az őssejt biológia területén, a metabolikus folyamatok kutatásában és a jelátviteli folyamatok megértésében is hozhat új eredményeket.
A kutatás összefoglalója, célkitűzései laikusok számára Ebben a fejezetben írja le a kutatás fő célkitűzéseit alapműveltséggel rendelkező laikusok számára. Ez az összefoglaló a döntéshozók, a média, illetve az érdeklődők tájékoztatása szempontjából különösen fontos az NKFI Hivatal számára. Az elhízás az egyik legégetőbb egészségügyi probléma, melyet a zsírszövet működésének zavara okoz. A zsírszövet nem egy homogén sejtállomány, így megkülönböztetünk fehér zsírszövetet, barna zsírszövetet és bézs zsírsejteket. A fehér zsírszövet funkciója a zsíranyagcsere fenntartása és a szervezet számára szükséges energia termelése. A barna zsírszövet a szervezet hideghez való alkalmazkodásakor a hőtermeléséhez szükséges. Bézs sejtek a fehér zsírszövetben elszórtan helyezkednek el és ugyancsak képesek a hőtermelésre hideg esetén. A zsírszövetek funkciójának alapos megértése hozzásegíthet bennünket az elhízással járó betegségek kezeléséhez. Ezért azt a célt tűztük ki, hogy egy új molekulát, a Tks4 fehérjét vizsgáljuk, melynek nagy valószínűséggel meghatározó szerepe van a zsírsejt biológiában. A Tks4 hiány egy ritka emberi betegséghez, a Frank-ter Haar szindrómához vezet. Laboratóriumunk előállított Tks4 hiányos egereket, melyek hasonlóan a betegekhez kis termetűek, kevés zsírszövetük van, csont és érrendszeri problémával küszködnek. Munkánk során a Tks4 mutáns egerek zsíranyagcseréjét, fehér-bézs-barna zsírszövetét és zsír őssejtjeit szeretnénk alaposan megvizsgálni. Kísérleteinkkel szeretnénk hozzájárulni a sejtbiológiai kutatások nemzetközi szintű eredményeihez és az elhízás mechanizmusának jobb megértéséhez.
| Summary Summary of the research and its aims for experts Describe the major aims of the research for experts. Obesity has become one of the world threats to health worldwide. General adipose-tissue accumulation in obesity is associated with insulin resistance, type 2 diabetes mellitus, and coronary artery disease, etc. Therefore, it will be of upmost interest to reveal how the molecular regulation of subcutaneous and visceral adipose tissues in overweight people contributes to the development of the adiposity-related diseases. We have generated a Tks4 knock-out mice strain which develop only limited amount of subcutaneous and visceral adipose tissue. We have also found that bone marrow-derived mesenchymal stem cells lacking Tks4 cannot differentiate properly into adipogenic and osteogenic lineages. Therefore we will test the hypothesis that Tks4 is a novel organizing molecule in the signalling network regulating adipocyte differentiation. We aim to analyse the stem cell population directly isolated from different adipose depos from Tks4 KO mice and measure their transcriptome profile and differentiation capacity in vitro. We will answer the question that in which extent do lack of Tks4 influence the adipocyte biology at stem cell and mature cell level? Furthermore, we will search for new interactive partners of Tks4 in adipogenic differentiation process using affinity chromatography and mass spectrometry. Our project could led us to conclude for the first time that Tks4 trough binding partners exerts its adipogenic differentiation supporting effect and hopefully will help us to achieve fundamental scientific results concerning adipose tissue metabolism.
What is the major research question? Describe here briefly the problem to be solved by the research, the starting hypothesis, and the questions addressed by the experiments. Obesity is a growing global health problem and the basic research exploring new molecules in the fat tissue biology is of upmost interest. To reveal how the different adipose depos regulate the lipid metabolism, we have already generated a Tks4 knock out mouse with proved lipodystrophy and impaired adipogenic differentiation potential at bone marrow stem cell level. To discover new aspects of adipose tissue biology we would like to use the Tks4 KO mice to analyse their altered adipogenic metabolic functions and answer the question how Tks4 protein regulates adipocyte homeostasis? We will identify how the adipogenous stem cells from different body parts influence the lipid metabolism through Tks4 protein. We aim to answer the questions that do the adipose tissue stem cells show altered stem cell functions in case of Tks4 deficiency? Does the mutation of Tks4 influence the white- and beige-adipogenic and osteogenic differentiation of the adipose stem cell populations? Is the effect of Tks4 necessary for the proper adipogenic cell commitments? To describe at molecular level the novel adipogenic functions of Tks4 we will identify new binding factors of Tks4. We hypothesize that Tks4 scaffold protein creates some sort of platform for the signalling cascade regulating adipocyte differentiation. It is still a question that which signal pathway is regulated by Tks4 to exert its effect on cell differentiation. Therefore, identification of further binding partners of Tks4 will be necessary to reveal an adipogenic signal pathway with the participation of Tks4 phosphorylation. Overall the results of our research will explain how Tks4 functions in adipocyte biology.
What is the significance of the research? Describe the new perspectives opened by the results achieved, including the scientific basics of potential societal applications. Please describe the unique strengths of your proposal in comparison to your domestic and international competitors in the given field. Global incidence of obesity and its comorbidities continues to rise along with the demand for novel therapeutic interventions. Adult fat tissue contains a large supply of stem/progenitor cells that can renew adipose cells for homeostatic tissue maintenance or regeneration in response to external challenges. However, the in vivo mechanism and the molecular pathways behind the control of adipogenic stem cell behaviour, moreover, their functions in adult fat tissue homeostasis are partially described. The significances of our research plan are that 1., we have a mouse model for lipodystrophy to follow in vivo adipogenic/metabolic malfunctions and 2., simultaneously we have the laboratory capacity and infrastructure for identifying adipogenic differentiation governing mechanisms at molecular and cellular level. Our strategy is to describe the adipogenic status of the Tks4 knocked out mice in detail and isolate stem cells from different lipid depos. The isolated stem cells and fat tissues will be analysed with state-of-the-art techniques. The results obtained after the four years of the program will open new perspectives in fat tissue remodelling research and facilitate the identification of new cellular targets to improve metabolic functions of adipose tissue. Although recent years have shown great progress in understanding adipose tissue biology, we are only scratching the surface. Our results describing in detail the role of Tks4 in adipose biology including knock out mouse technique, adipose stem cell research and molecular biology work could create the scientific basis of the easily available adipose stem cell application in medicine. Our work plan is unique in the sense that nobody has tested so far the adipogenic cells in the Tks4 knock out mice and aimed to involve Tks4 molecule in the molecular pathways of adipogenic differentiation. Both aims are scientifically reasonable and applicable, therefor, our work could lead to novel and solid findings. Our result will be interesting for broad readership starting from stem cell biology till metabolic dysfunction research and stimulation for medical research field.
Summary and aims of the research for the public Describe here the major aims of the research for an audience with average background information. This summary is especially important for NRDI Office in order to inform decision-makers, media, and others. Obesity is a worldwide challenge and is caused by the malfunction of fat tissue. Adipose tissue is a major metabolic organ and it has been traditionally classified as either white adipose tissue (WAT) or brown adipose tissue (BAT). WAT is mainly involved in the storage and mobilization of energy whereas BAT specialized in heat production during cold exposure. Recently, brown-like (beige) adipocytes were described in WAT with similar function as BAT cells. A deeper understanding of the regulation of the adipose tissue functions and fat cell biology can potentially open the way to treat obesity-associated metabolic diseases. Therefore, we aimed to study a novel molecule called Tks4 which potentially involved in adipose cell biology. Mutations in the gene of Tks4 lead to a human disease called Frank-ter Haar syndrome. Mice lacking Tks4 have reduced body size, less fat tissue and sever bone malformations. Our laboratory aim to study the Tks4 mutant mice and analyse the WAT, BAT and beige adipose cells at molecular, stem cell and organ level. We will describe and publish how the different adipose depos are regulated by Tks4 protein and reveal fundamental scientific results concerning adipose tissue biology and obesity.
|
|
|
|
|
|
|
|
|
List of publications |
|
|
Szabolcs Sipeki, Kitti Koprivanacz, Tamás Takács, Anita Kurilla, Loretta László, Virag Vas, László Buday: Novel Roles of SH2 and SH3 Domains in Lipid Binding, Cells, 2021 | Loretta László, Anita Kurilla, Tamás Takács, Gyöngyi Kudlik, Kitti Koprivanacz, László Buday, Virag Vas: Recent Updates on the Significance of KRAS Mutations in Colorectal Cancer Biology, Cells, 2021 | Balázs Merő, Kitti Koprivanacz, Anna Cserkaszky, László Radnai, Virag Vas, Gyöngyi Kudlik, Gergő Gógl, Péter Sok, Ádám L Póti, Bálint Szeder, László Nyitray, Attila Reményi, Miklós Geiszt, László Buday: Characterization of the Intramolecular Interactions and Regulatory Mechanisms of the Scaffold Protein Tks4, International journal of molecular sciences, 2021 | Orsolya Tőke, Kitti Koprivanacz, László Radnai, Balázs Merő, Tünde Juhász, Károly Liliom, László Buday: Solution NMR Structure of the SH3 Domain of Human Caskin1 Validates the Lack of a Typical Peptide Binding Groove and Supports a Role in Lipid Mediator Binding, Cells, 2021 | Gyöngyi Kudlik, Tamás Takács, László Radnai, Anita Kurilla, Bálint Szeder, Kitti Koprivanacz, Balázs L Merő, László Buday, Virag Vas: Advances in understanding TKS4 and TKS5: molecular scaffolds regulating cellular processes from podosome and invadopodium formation to differentiation and tissue homeosta, International Journal of Molecular Sciences, 2020 | Dülk M, Szeder B, Glatz G, Merő BL, Koprivanacz K, Kudlik G, Vas V, Sipeki S, Cserkaszky A, Radnai L, Buday L.: EGF Regulates the Interaction of Tks4 with Src through Its SH2 and SH3 Domains., PMID: 29928795 , Biochemistry, doi: 10.1021/acs.biochem.8b00084, 2018 | Merő BL, Cserkaszky A, Koprivanacz K, Radnai L, Szeder B, Vas V, Dülk M, Kudlik G, Gógl G Buday L.: Characterization of the intramolecular interaction of the protein Tks4, FEBS3+ konferencia, 2018 | Virag Vas, Gyöngyi Kudlik, Tamás Háhner, Metta Dülk, Kitti Koprivanacz, Balázs Merő, Bálint Szeder, László Buday: What we have learned from the Tks4 knock out mouse, FEBS3+ konferencia, ELŐADÁS, 2018 | Bálint Szeder, László Buday: The loss of scaffold protein Tks4 induces EMT like changes in human colorectal carcinoma cells and in Tks4-KO mice, FEBS3+ konferencia ELŐADÁS, 2018 | Háhner Tamás: Állványfehérjék vizsgálata a sejtszintű szabályozásban, Pázmány Péter Katolikus Egyetem, Orvosi Biotechnológiai MSc, DIPLOMAMUNKA, 2017 | Balázs Merő, László Radnai, Gergő Gógl, Orsolya Tőke, Ibolya Leveles, Kitti Koprivanacz, Bálint Szeder, Metta Dülk, Gyöngyi Kudlik, Virág Vas, Anna Cserkaszky, Szabolcs Sipeki, László Nyitray, Beáta G Vértessy, László Buday: Structural insights into the tyrosine phosphorylation-mediated inhibition of SH3 domain-ligand interactions, JOURNAL OF BIOLOGICAL CHEMISTRY, 2019 | Virag Vas, Tamás Kovács, Szandra Körmendi, Andrea Bródy, Gyöngyi Kudlik, Bálint Szeder, Diána Mező, Dóra Kállai, Kitti Koprivanacz, Balázs L Merő, Metta Dülk, József Tóvári, Péter Vajdovich, Ş Neslihan Şenel, Ilknur Özcan, Zsuzsanna Helyes, Csaba Dobó-Nagy, László Buday: Significance of the Tks4 scaffold protein in bone tissue homeostasis, SCIENTIFIC REPORTS, 2019 | Virag Vas, Tamás Háhner, Gyöngyi Kudlik, Dávid Ernszt, Krisztián Kvell, Dániel Kuti, Krisztina J Kovács, József Tóvári, Mária Trexler, Balázs L Merő, Bálint Szeder, Kitti Koprivanacz, László Buday: Analysis of Tks4 Knockout Mice Suggests a Role for Tks4 in Adipose Tissue Homeostasis in the Context of Beigeing, CELLS, 2019 | László Buday, Virág Vas: Novel regulation of Ras proteins by direct tyrosine phosphorylation and dephosphorylation, Cancer and Metastasis Reviews, 2020 | Tamás Takács, Gyöngyi Kudlik, Anita Kurilla, Bálint Szeder, László Buday, Virag Vas: The effects of mutant Ras proteins on the cell signalome, Cancer and Metastasis Reviews, 2020 | Marcell Baranyi, László Buday, Balázs Hegedűs: K-Ras prenylation as a potential anticancer target, Cancer and Metastasis Reviews, 2020 | Bálint Szeder, Júlia Tárnoki-Zách, Dóra Lakatos, Virág Vas, Gyöngyi Kudlik, Balázs Merő, Kitti Koprivanacz, László Bányai, Lilla Hámori, Gergely Róna, András Czirók, András Füredi, László Buday: Absence of the Tks4 Scaffold Protein Induces Epithelial-Mesenchymal Transition-Like Changes in Human Colon Cancer Cells, Cells, 2019 | Virag Vas, Tamás Háhner, Gyöngyi Kudlik, Dávid Ernszt, Krisztián Kvell, Dániel Kuti, Krisztina J Kovács, József Tóvári, Mária Trexler, Balázs L Merő, Bálint Szeder, Kitti Koprivanacz, László Buday: Analysis of Tks4 Knockout Mice Suggests a Role for Tks4 in Adipose Tissue Homeostasis in the Context of Beigeing, Cells, 2019 | Merő Balázs László, Koprivanacz K., Cserkaszky A., Radnai L., Vas V., Kudlik G., Gógl Gergő, Sok P., Póti Á.L., Szeder B., Nyitray László, Reményi A., Geiszt M., Buday László: Characterization of the intramolecular interactions and regulatory mechanisms of the scaffold protein tks4, INTERNATIONAL JOURNAL OF MOLECULAR SCIENCES 22: (15) 8103, 2021 | Buday László, Vas Virág: Novel regulation of Ras proteins by direct tyrosine phosphorylation and dephosphorylation., CANCER AND METASTASIS REVIEWS 39: (4) pp. 1067-1073., 2020 | Bálint Szeder, Júlia Tárnoki-Zách, Dóra Lakatos, Virág Vas, Gyöngyi Kudlik, Balázs Merő, Kitti Koprivanacz, László Bányai, Lilla Hámori, Gergely Róna, András Czirók, András Füredi, László Buday, Szeder Bálint, Vas Virág, Kudlik Gyöngyi, Merő Balázs, Koprivanacz Kitti, Bányai László, Hámori Lilla, Róna Gergely, Czirók András, Füredi András, Buday László: Absence of the Tks4 Scaffold Protein Induces Epithelial-Mesenchymal Transition-Like Changes in Human Colon Cancer Cells, CELLS 8: (11) 1343, 2019 | Merő Balázs, Radnai László, Gógl Gergő, Tőke Orsolya, Leveles Ibolya, Koprivanacz Kitti, Szeder Bálint, Dülk Metta, Kudlik Gyöngyi, Vas Virág, Cserkaszky Anna, Sipeki Szabolcs, Nyitray László, Vértessy Beáta G, Buday László: Structural insights into the tyrosine phosphorylation-mediated inhibition of SH3 domain-ligand interactions., JOURNAL OF BIOLOGICAL CHEMISTRY 294: (12) pp. 4608-4620., 2019 | Dulk M, Szeder B, Glatz G, Mero B, Koprivanacz K, Kudlik G, Vas V, Sipeki S, Cserkaszky A, Radnai L, Buday L: EGF regulates the interaction of Tks4 with Src through its SH2 and SH3 domains, BIOCHEMISTRY 57: (28) pp. 4186-4196., 2018 |
|
|
|
|
|
|
Back »
|
|
|