Descrizione del progetto
Svelare processi sconosciuti nelle membrane lipidiche
Le membrane lipidiche sono doppi strati viscoelastici auto-assemblati con caratteristiche uniche (deformabilità, fluidità, resistenza a sollecitazioni ed estensioni, complessità chimica) che permettono loro di separare e proteggere le cellule dall’ambiente mentre consentono il trasporto in modo selettivo, il che le rende fondamentali per la vita delle cellule. Tuttavia, non sono ancora note le loro proprietà meccaniche in vari processi cellulari importanti. In tale contesto, il progetto R2-TENSION, finanziato dall’UE, studierà le dinamiche dei flussi idrici, la curvatura e la tensione delle membrane cellulari al fine di chiarire quantitativamente l’abbinamento tra volume cellulare e tensione della membrana nelle singole cellule durante gli shock osmotici. Il gruppo utilizzerà l’imaging spazio-temporale in situ dell’idratazione della membrana, dell’elettrostatica, della tensione e della curvatura. Gli sviluppi saranno fondamentali per il trattamento del cancro e di altri disturbi cellulari.
Obiettivo
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.
Campo scientifico
Parole chiave
Programma(i)
Argomento(i)
Meccanismo di finanziamento
ERC-SyG - Synergy grantIstituzione ospitante
1015 Lausanne
Svizzera