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Reconstituting Cytoplasm Mechanics

Projektbeschreibung

Mechanik des Zytoplasmas in früher Embryonalentwicklung entschlüsseln

Das Zytoplasma ist eine komplexe, ausgefüllte Umgebung mit Makromolekülen, Zytoskelettnetzen und Membranen, die harmonisch zusammenarbeiten müssen, um wichtige zelluläre Funktionen wie Moleküldiffusion und Zellteilung zu bewerkstelligen. Während die Materialeigenschaften des Zytoplasmas im Nanometerbereich gut erforscht sind, ist über seine Regulierung im Maßstab größerer Strukturen wie Zellkerne und mitotische Spindeln, insbesondere in den Frühstadien der Embryonalentwicklung, nur wenig bekannt. Neuere Erkenntnisse deuten darauf hin, dass die Fluidmechanik des Zytoplasmas diese Prozesse beeinflusst. Es gibt jedoch immer noch Lücken im Verständnis dessen, wie sich die Mechanik des Zytoplasmas während der frühen Embryonalentwicklung herausbildet. Mit Unterstützung der Marie-Skłodowska-Curie-Maßnahmen wird das Team des Projekts CYTOMECH an Seeigel-Embryonen erkunden, wie Endomembranen die Rheologie des Zytoplasmas beeinflussen, und auf diese Weise unser Verständnis von Zellteilung und Morphogenese erweitern.

Ziel

The cytoplasm is not a simple water-like liquid; it is a crowded heterogeneous medium filled with macromolecules, active cytoskeleton networks and endomembranes. This rich rheology must be precisely coordinated to regulate fundamental cellular processes such as molecular diffusion or cell division. However, while the material properties of the cytoplasm have been well studied at the nanoscale relevant to e.g. protein diffusion, its regulation at the scale of larger assemblies, like nuclei or mitotic spindles, remains poorly addressed. Recent results from the host team suggest that cytoplasm fluid mechanics play a key role in the regulation of cell division of large cells that mark the development of early embryos. In this CYTOMECH project, I thus aim to address how cytoplasm mechanics is regulated during early embryo development. I hypothesize that endomembrane vesicles, tubules and sheets form a crowded polydisperse suspension close to jamming that dominate cytoplasm rheology at the scale of large objects like nuclei or mitotic spindle, relevant to early embryo morphogenesis. Using sea urchin embryos as a model, I will first combine advanced imaging of the cytoplasm with active measurements of cytoplasm mechanics using in vivo magnetic tweezers to address how this endomembrane suspension evolves during early embryogenesis to modulate cytoplasm material properties along with embryo development. Then, using an artificial cell approach, I propose to reconstitute cytoplasm mechanics by encapsulating different cytoplasm extract fractions, enriched in various sets of endomembranes, in water-in-oil droplets; and use this assay to perform a mechanical screen of the cytoplasm. CYTOMECH will represent a breakthrough for our current understanding of how spatiotemporal changes of cytoplasm composition, organization and activity support cell division and embryo morphogenesis, as well as a unique training opportunity for the applicant to become an independent researcher.

Wissenschaftliches Gebiet (EuroSciVoc)

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Schlüsselbegriffe

Programm/Programme

Thema/Themen

Finanzierungsplan

HORIZON-TMA-MSCA-PF-EF - HORIZON TMA MSCA Postdoctoral Fellowships - European Fellowships

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Aufforderung zur Vorschlagseinreichung

(öffnet in neuem Fenster) HORIZON-MSCA-2023-PF-01

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Koordinator

CENTRE NATIONAL DE LA RECHERCHE SCIENTIFIQUE CNRS
Netto-EU-Beitrag
€ 199 962,88
Adresse
RUE MICHEL ANGE 3
75794 Paris
Frankreich
Region
Ile-de-France Ile-de-France Paris
Aktivitätstyp
Research Organisations
Links
Gesamtkosten
Keine Daten

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