Projektbeschreibung
Forschungsarbeit könnte die Mechanismen der Flüssigkeitstropfen in unseren Zellen entschlüsseln
Zahlreiche wichtige biochemische Funktionen in Zellen finden in kugelförmigen Kammern statt, die aus Proteinen bestehen. Diese Kammern – membranlose Organellen – sind im Zellinneren aufgehängt, anstatt von einer herkömmlichen Lipidmembran umschlossen zu sein, und haben die Form von flüssigen Tröpfchen. Im Rahmen des EU-finanzierten Projekts BlobMech soll untersucht werden, ob intermolekulare Wechselwirkungen zur Bildung von Flüssigkeitstropfen beitragen können, indem sie Bereiche des Lösungsmittels erzeugen, die bestimmte chemische Funktionen fördern. Durch die Untersuchung verschiedener biologischer Flüssigkeitstropfen will das Projekt herausfinden, unter welchen Bedingungen sich diese vermischen und welche Moleküle dabei absorbiert werden. Die Projektergebnisse sollen zur Klärung der Frage beitragen, warum Zellen diese Regionen während ihres Lebenszyklus auf natürliche Weise bilden, und bei der Entwicklung funktionaler Abläufe helfen.
Ziel
Recently it has emerged that ‘membraneless organelles’ a commonly encountered body for compartmentalisation in Eukaryotic cells that include ‘nucleoli’ and ‘stress granules’, are phase separated liquid droplets suspended inside cells, formed from highly mobile disordered proteins. My research has focused on the prediction from physical theory, that the interior of liquid droplets should have very different chemical properties to the exterior dilute phase. By quantitatively analysing model biological liquid droplets formed by the Ddx4N1 protein, we discovered that their interior resembles an organic solvent (DMSO), can melt double stranded DNA, and selects which proteins can enter based on a simple sequence-based algorithm, akin to a chemical solubility rule.
The field of biological liquid droplets has largely focused on phenomenological observations. This proposal aims to step beyond this and test the central hypothesis that “intermolecular interactions drive biological liquid droplet formation to create regions of solvent tailored to promote specific chemical functions”. By studying a diverse range of biological liquid droplets, I seek to establish that physico-chemical properties explain both when liquid droplets mix and when they do not, explain which molecules are absorbed and which are not, use these features to predict new properties to design new functionalised sequences using rules based on their fundamental inter-molecular interactions, determine structures of the liquid droplets using NMR and cryo-electron tomography and investigate the effects of liquid droplets on chemical reactivity.
This research has the potential to change our understanding of the mechanisms of biochemistry, and use principles from physical chemistry to explain why cells naturally create these regions of effectively organic solvent inside the cell as part of their life cycle.
Wissenschaftliches Gebiet (EuroSciVoc)
CORDIS klassifiziert Projekte mit EuroSciVoc, einer mehrsprachigen Taxonomie der Wissenschaftsbereiche, durch einen halbautomatischen Prozess, der auf Verfahren der Verarbeitung natürlicher Sprache beruht. Siehe: https://op.europa.eu/en/web/eu-vocabularies/euroscivoc.
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