Projektbeschreibung
Bisher unbekannte Prozesse in Lipidmembranen erforscht
Lipidmembranen sind selbstorganisierende viskoelastische Doppelschichten mit einzigartigen Eigenschaften (Verformbarkeit, Fließfähigkeit, Widerstandsfähigkeit gegen Belastung oder Dehnung, sowie chemische Komplexität), dank derer sie Zellen räumlich abtrennen und vor der Umwelt schützen können. Gleichzeitig ermöglichen sie selektiv Transporte, was sie für die Zellen überlebenswichtig macht. Doch ihre mechanischen Eigenschaften bei einigen wichtigen Zellprozessen sind weiterhin unklar. Vor diesem Hintergrund wird das EU-finanzierte Projekt R2-TENSION die Dynamik von Wasserfluss sowie Krümmung und Spannung in den Zellmembranen untersuchen. So soll die Verbindung zwischen Zellvolumen und Membranspannung in einzelnen Zellen während eines osmotischen Schocks quantitativ erfasst werden. Das Team wird dazu räumlich-zeitliche In-situ-Bildgebung der Membranhydrierung, Elektrostatik, Spannung und Krümmung einsetzen. Diese Entwicklungen werden für die Behandlung von Krebs und anderen zellulären Erkrankungen eine zentrale Rolle spielen.
Ziel
Lipid membranes compartmentalize and protect cells from the environment, and selectively permit transport. This functionality derives from unique membrane properties: 5 nm thick, yet fluid, deformable, resistant to stress and chemically complex. The physicochemical properties of membranes are expected to have a major impact on cell life, but the tools to measure the relevant multiscale and dynamic parameters in-vitro and, more importantly, in-vivo membranes are lacking. An essential property of membranes, their hydration and charge state, both needed for membrane integrity and playing a vital role in cell survival is not understood beyond the level of continuum theory. To enable quantitative physics, and physical chemistry for biology Roux and Roke, R^2, will join their expertise on molecular biology & biophysics and physics & interfacial chemistry & optics to create tools to measure membrane water and ion fluxes, and image 3D fields of electrostatic free energy, membrane tension and curvature. We will understand how molecular factors, such as the influence of the aqueous phase and interfacial electrostatics, are coupled to tension and curvature under dynamic conditions such as osmosis in artificial and cellular membranes. Obtaining the first temporally resolved, 3D maps of hydration, free energy, tension and curvature at the nanoscale in migrating cells and cells experiencing osmotic shocks we will quantify membrane physical parameters in two processes essential for cell survival, for which currently no data is available: Osmotic shock response and cell migration. Osmotic shock response plays an important role in infections, kidney and intestine function. Cell migration is essential to many cell processes, for example the spreading of cancer, wound repair and the immunological response, as well as food search in unicellular organisms.
Wissenschaftliches Gebiet
Schlüsselbegriffe
Programm/Programme
Thema/Themen
Finanzierungsplan
ERC-SyG - Synergy grantGastgebende Einrichtung
1015 Lausanne
Schweiz