Opis projektu
Składanie białek w organizacji organelli: pora zrewidować historię biologii?
Wewnątrzkomórkowa organizacja organelli opiera się na formowaniu dwuwarstw lipidowych i umożliwia komórkom rozdzielanie różnych procesów. Jednak istnienie przedziałów nieotoczonych błoną takich jak jądra, rodzi pytania dotyczące sposobu, w jaki komórki utrzymują odrębność poszczególnych obszarów i zapobiegają mieszaniu się ich kontekstu z otoczeniem. Zespół finansowanego przez UE projektu LiquOrg zbada koncepcję zakładającą, że pozbawione błony organella powstają w wyniku separacji faz ciecz-ciecz i zaproponuje hipotezę dotyczącą ciekłego kryształu, zgodnie z którą białka powierzchniowe organizują się w wiele warstw otaczających błony. Aby dowieść swojej koncepcji, badacze wykorzystają aparat Golgiego i jego białka.
Cel
We are in the midst of a revolution in our understanding of the internal organization of cells. In the 1950s we learned that lipid bilayer-based membranes serve as containers (organelles) within the cytoplasm. Now we are learning that liquid-like “membrane-less” organelles i.e. without any container, self-assemble based on “liquid-liquid” phase separations. We propose the seemingly radical idea that membrane-bounded organelles– like their membrane-less counterparts- are stabilized or even templated by analogous phase separations of their surface proteins into largely planar liquids akin to liquid crystals. Our unique Synergy team is organized specifically to test this “liquid crystal hypothesis” on the cell’s secretory compartments - ER exit sites (ERES) and the Golgi stack - by employing our complementary skills in physics, physical chemistry, biochemistry and cell biology. We hypothesize based on pilot experiments evidence that the ERES and Golgi self-organize as a multi-layered series of adherent liquid crystal-like phases of “golgin” and similar proteins which surround and enclose their membranes. Their differential adhesion and repulsion would specify the topology and dynamics of the membrane compartments. If this is true, it will literally rewrite the history of cell biology.
We will test the ‘liquid crystal’ hypothesis directly, systematically, and quantitatively on an unprecedented scale to either modify/disprove it or place it on a firm rigorous footing. Experiments (Aim 1) with 13 pure golgins in cis and trans pairwise combinations will establish their foundational physical chemistry. Surgically engineered changes in golgins/ERES proteins will alter the rank order (hierarchy) of their affinities for each other and link phase separation physics to cell biology (Aim 2) and be used to establish the structural basis of phase separations and their specificity, and the potential for self-assembly of wholly synthetic biological organelles (Aim 3).
Dziedzina nauki
Słowa kluczowe
Program(-y)
Temat(-y)
System finansowania
ERC-SyG - Synergy grantInstytucja przyjmująca
75794 Paris
Francja