Projektbeschreibung
Entwicklung von reaktiven Vesikeln nach dem Vorbild der Natur für nanotechnologische Anwendungen
Zellen sind komplexe Fabriken, die „Produkte“ in nahezu unbegrenzten Signalverarbeitungs- und Kommunikationskaskaden herstellen, transportieren sowie ex- bzw. importieren. Aufgrund der Kompartimentierung über Membranen in und zwischen den Zellen sind viele dieser Signalwege auf verschiedene Art und Weise auch vom Transport von Substanzen über Membranen hinweg abhängig. Darunter fallen die Öffnung der Poren, der aktive Transport entgegen Konzentrationsgradienten über Miniatur-Transmembranmaschinen und sogar die Fusion von Vesikelmembranen mit anderen Membranen, um die vesikuläre Ladung auf der anderen Seite abzustoßen oder zu injizieren. Das EU-finanzierte Projekt CoVes entwickelt eine experimentelle Plattform zur Untersuchung dieser Prozesse. Dadurch soll die Entwicklung von Vesikeln ermöglicht werden, die Informationen anhand von Stimuli speichern und übertragen können, und der Weg für eine biologisch inspirierte Nanotechnologie bereitet werden.
Ziel
Networks constituted from single components able to communicate with each other in a controlled manner are at the basis of every phenomenon occurring in the world around us. Understanding and controlling information transmission processes represents one of the greatest challenges for modern scientists. I propose to develop an understanding of the working principles of complex information processing networks by using an artificial system that resembles Nature’s cell-based communication systems. Inspired by the cascade processes occurring in Nature such as the second messenger system and extracellular messenger release, “CoVes” will be based on responsive Vesicles able to Communicate in a specific and targeted manner due to different input signals. Vesicles will be equipped with a series of synthetic transducers that respond to orthogonal external chemical stimuli. Transmembrane signalling will be coupled with internal chemical messenger release leading to communication between vesicles in an information network. The working principles of the novel multi-component ensembles will be investigated leading to systems capable of transmitting information under different diffusion conditions and paving the way for novel communication mechanisms. The accurate and reliable prediction of communication processes will lead to vesicle ensembles able to store and transfer information using orthogonal stimuli which will be crucial for the development of bio-inspired nanotechnology, such as interfaces for communication with cellular systems. The accomplishments achieved through CoVes will make chemistry not only the science of matter transformation, but also the science of information storage, elaboration and transfer.
Wissenschaftliches Gebiet
Schlüsselbegriffe
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Thema/Themen
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MSCA-IF - Marie Skłodowska-Curie Individual Fellowships (IF)Koordinator
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