Opis projektu
GTP-azy z rodziny Rab i ich rola w kompartmentacji komórek
Podział na wiele różnych organelli otoczonych błoną (zwany kompartmentacją) jest kluczową cechą komórek eukariotycznych. Istotną rolę w tej organizacji odgrywają małe GTP-azy z rodziny Rab, ale mechanizmy przestrzenno-czasowego kształtowania złożonego środowiska komórkowego nie są znane. Celem finansowanego ze środków UE projektu GTPaseNet jest wprowadzenie nowego podejścia eksperymentalnego, wykorzystującego biologię syntetyczną do odbudowy sieci GTP-az z oczyszczonych komponentów i wykazanie ich samoorganizacji we wzorce przestrzenno-czasowe w warunkach in vitro. Eksperymenty rekonstytucyjne zostaną połączone z mikroskopią krioelektronową w celu opisania powstałych z błony struktur. Mikrowytwarzanie i litografia laserowa umożliwią rekonstrukcję podzielonej na przedziały komórki, modelowanie systemu GTP-az Rab poprzez wyczuwanie geometrycznych i biochemicznych sygnałów w żywej komórce.
Cel
Eukaryotic cells are characterized by their compartmentalization into hundreds of different membrane-bound organelles with unique biochemical identities. Small GTPases of the Rab family play a central role in this organization, but how they are able to generate spatiotemporal order in the complex cellular environment is currently not known. Most previous studies on Rab GTPases have either relied on describing their behavior in living cells or in highly reductionist biochemical assays. However, neither of these two approaches can explain the dynamic activity patterns of Rab GTPases associated with their cellular functions. It has become clear that Rab GTPases are controlled in sophisticated regulatory networks with emergent, self-organizing properties. To obtain a mechanistic understanding of these Rab GTPase systems, new experimental assays are now required. In this proposal, we will use a “bottom-up” synthetic biology approach to rebuild the biochemical networks of Rab GTPases from purified components and demonstrate their self-organization into spatiotemporal activity patterns in vitro. We will combine these reconstitution experiments with cryo-electron microscopy to elucidate the structures of membrane-recruited Rab GTPase regulators. Finally, we will use microfabrication and laser lithography to prepare a mimic for the compartmentalized cell and find out how Rab GTPase signaling systems sense and process preexisting geometric and biochemical cues as in the living cell. This project will provide novel, quantitative information from different scales, from the emergent ensemble behavior down to the molecular structure of protein complexes. Together, this data will reveal how signaling systems of Rab GTPases control membrane identities in space and time, thereby improving our understanding of the intracellular organization of the eukaryotic cell.
Dziedzina nauki
Program(-y)
- HORIZON.1.1 - European Research Council (ERC) Main Programme
Temat(-y)
System finansowania
HORIZON-AG - HORIZON Action Grant Budget-BasedInstytucja przyjmująca
3400 Klosterneuburg
Austria