Projektbeschreibung
Offenbarung der Feinheiten des „Baums des Lebens“ anhand eines winzigen Exemplars in unseren Zellen
Zellen sind hochaktive und vielseitige Strukturen, die imstande sind, ihre Gestalt zu ändern und sich sowohl an einem festen Ort als auch durch den Körper zu bewegen. Der Vorgang der Zellteilung und -wanderung im Entwicklungsstadium ist nur eines von zahllosen Beispielen dafür. Das Cytoskelett, das aus faserartigen Proteinen besteht, bietet mechanische Unterstützung und Hilfestellung bei solchen Bewegungsvorgängen. Eines dieser Eiweiße ist Aktin und der aktin-ähnliche Proteinkomplex 2/3 ist vornehmlich für die Bildung eines komplizierten und verästelten Aktin-Netzwerks verantwortlich. Er nukleiert verzweigte Fäden, indem er sie an bestehende Fäden bindet und das Wachstum neuer Äste anregt. Es hat sich nun herausgestellt, dass der aktin-ähnliche Proteinkomplex 2/3 nicht eine einzige Form hat, sondern in acht verschiedenen Kombinationen von Untereinheiten auftreten kann, deren Unterschiede dramatische Auswirkungen auf die Aktin-Netzwerke haben. Das EU-finanzierte Projekt ArpComplexity entwirrt all diese Untereinheiten und ihre Kombinationen sowohl im Hinblick auf Struktur als auch Funktionalität, um ein besseres Verständnis davon zu erlangen, was sie bewirken, wie sie es bewirken und warum.
Ziel
The actin cytoskeleton of the cell is critical for the complex, integrated processes associated with development, operation and sustainability of the human body. The Arp2/3 complex consisting of seven protein subunits is essential to stimulate dynamic branched actin networks needed for multiple cellular processes. The Arp2/3 complex has always been considered as a single entity, but in humans and other mammals, three of the Arp2/3 complex subunits are encoded by two isoforms, thus allowing the formation of eight distinct Arp2/3 complexes. The Way lab has shown that Arp2/3 subunit composition dramatically affects the formation and stability of branched actin networks. The Way and Gomes labs have shown how specific Arp2/3 isoforms are essential for muscle development.
Our synergistic, high-risk, high-gain goal is to define the role of Arp2/3 complex diversity at three hierarchies of biology:
1. Molecular basis of Arp2/3 diversification
With purified isoform-specific complexes we will perform cryo-electron microscopy and single molecule fluorescence microscopy to reveal the structural variations and influence of Arp2/3 diversity on actin networks in vitro.
2. Cellular function of different Arp2/3 complexes
With cells expressing specific Arp2/3 isoforms, we will use quantitative live cell imaging and cryoelectron tomography to reveal the dependence of cellular actin networks on Arp2/3 diversity and its functional consequences.
3. Developmental and physiological role of individual Arp2/3 complexes.
With genetically modified cultured myofibers and transgenic mice, we will use an array of imaging approaches to reveal the contribution of different Arp2/3 family members to muscle development, structure and physiology.
Our interdisciplinary plan builds on the strengths of our three labs, takes advantage of unique reagents and powerful model systems, and will allow us to determine how Arp2/3 diversity contributes to biological complexity at multiple scales.
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.
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