Descripción del proyecto
Revelación de procesos desconocidos de las membranas lipídicas
Las membranas lipídicas son bicapas viscoelásticas autoensambladas con características únicas (deformabilidad, fluidez, resistencia al estrés o al estiramiento, y complejidad química) que les permiten separar y proteger las células de su entorno, a la vez que posibilitan el transporte de manera selectiva, lo que las convierte en elementos fundamentales para la vida de las células. Sin embargo, todavía no conocemos sus propiedades mecánicas en varios procesos celulares importantes. En este contexto, el proyecto financiado con fondos europeos R2-TENSION estudiará la dinámica de la tensión, la curvatura y los flujos hídricos de las membranas celulares a fin de dilucidar cuantitativamente la conexión entre el volumen celular y la tensión de la membrana en células únicas durante los choques osmóticos. El equipo obtendrá imágenes espaciotemporales «in situ» de la curvatura, la tensión, la electrostática y la hidratación de las membranas. Estos descubrimientos resultarán fundamentales para el tratamiento del cáncer y de otros trastornos celulares.
Objetivo
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.
Ámbito científico
Palabras clave
Programa(s)
Tema(s)
Régimen de financiación
ERC-SyG - Synergy grantInstitución de acogida
1015 Lausanne
Suiza