Healthy Research Rewards
ResearchHub is incentivizing healthy research behavior. At this time, first authors of open access papers are eligible for rewards. Visit the publications tab to view your eligible publications.
Got it
TS
Tom Scheidt
Author with expertise in Protein Structure Prediction and Analysis
Achievements
Open Access Advocate
Cited Author
Key Stats
Upvotes received:
0
Publications:
8
(63% Open Access)
Cited by:
23
h-index:
11
/
i10-index:
13
Reputation
Biology
< 1%
Chemistry
< 1%
Economics
< 1%
Show more
How is this calculated?
Publications
13

Microfluidic Antibody Affinity Profiling for In-Solution Characterisation of Alloantibody - HLA Interactions in Human Serum

Matthias Schneider et al.Sep 15, 2020
Abstract The detection and characterisation of antibodies in human blood is a key for clinical diagnostics and risk assessment for autoimmunity, infectious diseases and transplanta-tion. Antibody titre derived from immunoassays is a commonly used measure for anti-body response, but this metric does not resolve readily the two fundamental properties of antibodies in solution, namely their affinity and concentration. This difficulty originates from the fact that the fundamental parameters describing the binding interaction, affinity and ligand concentration, are convoluted into the titre measurement; moreover, the difficulty of controlling the surface concentration and activity of the immobilised ligand can make it challenging to distinguish between avidity and affinity. To address these challenges, we developed microfluidic antibody affinity profiling, an assay which allows the simultaneous determination of both affinity and antibody concentration, directly in solution, without surface immobilisation or antibody purification. We demonstrate these measurements in the context of alloantibody characterisation in organ transplantation, using complex patient sera, and quantify the concentration and affinity of alloantibodies against donor Human Leukocyte Antigens (HLA), an extensively used clinical biomarker to access the risk of allograft rejection. These results outline a path towards detection and in depth profiling of antibody response in patient sera.
13
Citation14
0
Save
5

Templating S100A9 amyloids on Aβ fibrillar surfaces revealed by charge detection mass spectrometry, microscopy, kinetic and microfluidic analyses

Jonathan Pansieri et al.May 28, 2020
The mechanism of amyloid co-aggregation and its nucleation process are not fully understood in spite of extensive studies. Deciphering the interactions between proinflammatory S100A9 protein and Aβ 42 peptide in Alzheimer’s disease is fundamental since inflammation plays a central role in the disease onset. Here we use innovative charge detection mass spectrometry (CDMS) together with biophysical techniques to provide mechanistic insight into the co-aggregation process and differentiate amyloid complexes at a single particle level. Combination of mass and charge distributions of amyloids together with reconstruction of the differences between them and detailed microscopy reveals that co-aggregation involves templating of S100A9 fibrils on the surface of Aβ 42 amyloids. Kinetic analysis further corroborates that the surfaces available for the Aβ 42 secondary nucleation are diminished due to the coating by S100A9 amyloids, while the binding of S100A9 to Aβ 42 fibrils is validated by a microfuidic assay. We demonstrate that synergy between CDMS, microscopy, kinetic and microfluidic analyses opens new directions in interdisciplinary research.
0

Chaperone quality control in liquid-phase separated organelles

Tom Scheidt et al.Jan 23, 2024
Summary Molecular chaperones, central to the cellular proteostasis network, play an essential role in preventing the formation and proliferation of harmful aggregates associated with neurodegenerative diseases. Notably, for many intrinsically disordered proteins (IDPs), which are prone to form such damaging deposits, the formation of nano-clusters and phase separation into organelles prior to aggregation have been observed. The impact of molecular chaperones on such assemblies, remains unclear. In our study, we concentrated on the family of small heat shock proteins (sHsps), which are typically dynamic and form large oligomeric structures. While sHsps are mainly structured/folded proteins, they can undergo transient multivalent interactions, like many IDPs. Thus, sHsps might be a suitable regulator for vital and ubiquitous formation of membrane-less organelles in eukaryotic cells rich in IDPs and to inhibit aberrant aggregation. Here we show, using microfluidic diffusional sizing, that the formation of nano-clusters of FUS, associated with neurodegenerative diseases can be inhibited by the presence of sHsps. Furthermore, we identify that, depending on their assembly state, sHsps are capable of targeting specifically the interface between the dense droplet phase and the dilute phase not only of FUS but also of TDP-43, likely because the interface is the primary starting point for fibril formation or protein aggregation in general. Our findings emphasise the impact of molecular chaperones on maintaining the homeostasis of IDPs in the dilute and condensed phase. This could help to understand how chaperone dysregulation can influence aberrant protein association.
0

Protein-specific crowding accelerates aging in phase-separated droplets

Mateusz Brzezinski et al.Jan 1, 2023
Crowding agents, such as polyethylene glycol (PEG, are often used to mimic the cellular cytoplasm in protein assembly studies. Despite the perception that crowding agents have an inert nature, recent work has shown they are not bystanders while proteins interact. Here, we explore the diverse effects of PEG on the phase separation and maturation of proteins. We use two proteins, the FG domain of Nup98 and bovine serum albumin (BSA), which represent an intrinsically disordered protein and a protein with well-established secondary structure, respectively. PEG expedites the maturation of Nup98, enhancing denser protein packing and fortifying hydrophobic interactions which hasten beta-sheet formation and subsequent droplet gelation. In contrast for BSA, PEG appears to enhance droplet stability and limits available solvent for the protein solubilization, without inducing significant changes to the secondary structure, pointing towards a significantly different behavior of the crowding agent. Interestingly, we detect almost no presence of PEG in Nup droplets whereas PEG is detectable within BSA droplets. Our findings demonstrate a nuanced interplay between crowding agents and proteins. PEG can accelerate protein maturation in LLPS systems but its partitioning and effect on protein structure in droplets is protein specific. This suggests that crowding phenomena are specific to each protein-crowding agent pair.
5

Role of Solvent Compatibility in the Phase Behavior of Binary Solutions of Weakly Associating Multivalent Polymers

Jasper Michels et al.Sep 10, 2021
Abstract Condensate formation of biopolymer solutions, prominently those of various intrinsically disordered proteins (IDPs), is determined by “sticky” interactions between associating residues, multivalently present along the polymer backbone. Using a ternary mean field “stickers-and-spacers” model, we demonstrate that if sticker association is of the order of a few times the thermal energy, a delicate balance between specific binding and non-specific polymer-solvent interactions gives rise to a particularly rich ternary phase behavior under physiological circumstances. For a generic system represented by a solution comprising multi-associative scaffold and client polymers, the difference in solvent compatibility between the polymers modulates the nature of isothermal liquid-liquid phase separation (LLPS) between associative and segregative. The calculations reveal regimes of dualistic phase behavior, where both types of LLPS occur within the same phase diagram, either associated with the presence of multiple miscibility gaps, or a flip in the slope of the tie-lines belonging to a single coexistence region.
0

A genetically encoded anomalous SAXS ruler to probe the dimensions of intrinsically disordered proteins

Miao Yu et al.Dec 6, 2024
Intrinsically disordered proteins (IDPs) adopt ensembles of rapidly fluctuating heterogeneous conformations, influencing their binding capabilities and supramolecular transitions. The primary conformational descriptors for understanding IDP ensembles—the radius of gyration ( R G ), measured by small-angle X-ray scattering (SAXS), and the root mean square (rms) end-to-end distance ( R E ), probed by fluorescent resonance energy transfer (FRET)—are often reported to produce inconsistent results regarding IDP expansion as a function of denaturant concentration in the buffer. This ongoing debate surrounding the FRET-SAXS discrepancy raises questions about the overall reliability of either method for quantitatively studying IDP properties. To address this discrepancy, we introduce a genetically encoded anomalous SAXS (ASAXS) ruler, enabling simultaneous and direct measurements of R G and R E without assuming a specific structural model. This ruler utilizes a genetically encoded noncanonical amino acid with two bromine atoms, providing an anomalous X-ray scattering signal for precise distance measurements. Through this approach, we experimentally demonstrate that the ratio between R E and R G varies under different denaturing conditions, highlighting the intrinsic properties of IDPs as the primary source of the observed SAXS-FRET discrepancy rather than shortcomings in either of the two established methods. The developed genetically encoded ASAXS ruler emerges as a versatile tool for both IDPs and folded proteins, providing a unified approach for obtaining complementary and site-specific conformational information in scattering experiments, thereby contributing to a deeper understanding of protein functions.
0

Protein-Specific Crowding Accelerates Aging in Protein Condensates

Mateusz Brzezinski et al.Dec 8, 2024
Macromolecular crowding agents, such as poly(ethylene glycol) (PEG), are often used to mimic cellular cytoplasm in protein assembly studies. Despite the perception that crowding agents have an inert nature, we demonstrate and quantitatively explore the diverse effects of PEG on the phase separation and maturation of protein condensates. We use two model proteins, the FG domain of Nup98 and bovine serum albumin (BSA), which represent an intrinsically disordered protein and a protein with a well-established secondary structure, respectively. PEG expedites the maturation of Nup98, enhancing denser protein packing and fortifying interactions, which hasten beta-sheet formation and subsequent droplet gelation. In contrast to BSA, PEG enhances droplet stability and limits the available solvent for protein solubilization, inducing only minimal changes in the secondary structure, pointing toward a significantly different role of the crowding agent. Strikingly, we detect almost no presence of PEG in Nup droplets, whereas PEG is moderately detectable within BSA droplets. Our findings demonstrate a nuanced interplay between crowding agents and proteins; PEG can accelerate protein maturation in liquid-liquid phase separation systems, but its partitioning and effect on protein structure in droplets is protein specific. This suggests that crowding phenomena are specific to each protein-crowding agent pair.