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Reconstructing the 4D space of intracellular lipid phase separation and lipid droplet biogenesis

Description du projet

La microscopie cryo-électronique avancée permet de visualiser la biogenèse des gouttelettes lipidiques au niveau moléculaire

Les gouttelettes lipidiques sont des organites cellulaires qui régulent le stockage et l’hydrolyse des lipides neutres et sont au cœur du métabolisme cellulaire. Financé par le programme Actions Marie Skłodowska-Curie, le projet 4D lipid phase s’est donné pour objectif d’élargir notre compréhension de la biogenèse des gouttelettes lipidiques au niveau moléculaire. Il développera à cette fin de nouvelles méthodes de microscopie corrélative photonique-électronique (cryo-CLEM) pour construire des modèles structurels 3D qui représentent la chronologie de la biogenèse des gouttelettes lipidiques dans les cellules humaines. L’imagerie des premières étapes de la formation des gouttelettes lipidiques à une résolution jamais atteinte auparavant permettra de mieux comprendre les mécanismes moléculaires du stockage intracellulaire des lipides.

Objectif

Lipid droplets (LDs) are neutral lipid (NL) storage organelles, central for cellular metabolism. Current models of LD biogenesis postulate that synthesis of NLs in the ER bilayer favors their phase separation, followed by bending of the bilayer and budding of the LD into the cytoplasm, coordinated by a specific, not fully characterized, molecular machinery. Understanding of LD biogenesis through direct observations at molecular resolution is critically lacking. A major obstacle is that conventional electron microscopy techniques, lending the required resolving power, do not preserve the detailed membrane architecture of the ER and the fine structure of the macromolecular machinery driving LD biogenesis.

I propose an ambitious cryo-correlative light and electron microscopy (CLEM) study to construct 3D structural models representing the timeline of LD biogenesis in human cells. Using a combination of 4 key proteins tagged with fluorescent markers in cells stimulated towards LD biogenesis, I will stage and image all early events. As nascent LD intermediates are a priori nano-scale structures dispersed within the ER, accurate cryo-CLEM is crucial. I will address this technical challenge with two strategies: cryo-superresolution CLEM and genetically-coded multimeric nanoparticles as markers for cryo-EM. This project harnesses state-of-the-art methods to synergize physical chemistry, structural and cell biology. The high resolution and pristine structural preservation exclusively attainable with in situ cryo-EM will provide first direct observations of early LD assembly, allowing construction of comprehensive 4D models of intracellular lipid phase separation and LD biogenesis.

Champ scientifique (EuroSciVoc)

Mots‑clés

Programme(s)

Thème(s)

Régime de financement

MSCA-IF - Marie Skłodowska-Curie Individual Fellowships (IF)

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Appel à propositions

(s’ouvre dans une nouvelle fenêtre) H2020-MSCA-IF-2020

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Coordinateur

EUROPEAN MOLECULAR BIOLOGY LABORATORY
Contribution nette de l'UE
€ 162 806,40
Adresse
Meyerhofstrasse 1
69117 Heidelberg
Allemagne
Région
Baden-Württemberg Karlsruhe Heidelberg, Stadtkreis
Type d’activité
Research Organisations
Liens
Coût total
€ 162 806,40