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SFB 1551 R16
Ein kovalenter und nicht-kovalenter makromolekularer Ansatz zur präzisen und schaltbaren Protein-Oligomerisierung: Grundlegende Einblicke und Kontrolle zellulärer Funktionen (R16#)
| Coordinator | Professorin Shikha Dhiman, Ph.D. |
| Grant period | 2025 - |
| Funding body | Deutsche Forschungsgemeinschaft |
| DFG | |
| Identifier | G:(GEPRIS)549981499 |
⇧ SFB 1551: Polymerkonzepte zum Verstehen zellulärer Funktionen ⇧
Note: Natürlich vorkommende Proteine weisen unterschiedliche Strukturen und Größen auf, wobei einige bevorzugt als Monomere existieren, während andere Oligomere bilden. Diese Oligomere reichen von Dimeren bis zu größeren Clustern. Bemerkenswerterweise ist die Funktion eines Proteins untrennbar mit seinem strukturellen Zustand verbunden. Die Natur macht sich dieses Phänomen zunutze, um die Funktion eines Proteins genau zu steuern. Trotz der anerkannten Auswirkungen der Oligomerisierung auf die Proteinfunktion, bleiben komplizierte Mechanismen wie die Multivalenz, Konformation und Flexibilität, schwer greifbar. Diese Wissenslücke ist besonders ausgeprägt bei multifunktionalen Proteinen wie einigen Chaperone und Transkriptionsfaktoren, wie beispielsweise Nucleophosmin (NPM1). NPM1 nimmt überwiegend einen pentameren Zustand an und ist zwischen Nukleolus und Zytoplasma verteilt. NPM1 spielt eine wichtige Rolle bei mRNA-Transport, Modifikation der Chromatinarchitektur, Apoptose und Genomstabilität. Dabei wechselt es, je nach seiner spezifischen Funktion, zwischen Monomer, Pentamer und Decamer, sowie verschiedenen supramolekularen Zuständen. Um diese Herausforderung zu meistern, schlagen wir einen makromolekularen chemischen Ansatz vor, der mit der Aufgabe des SFB übereinstimmt, um eine präzise und schaltbare Protein-Multivalenz, Oligomerisierung und die Kontrolle der damit verbundenen Phasenübergänge zu erreichen. Dieser Ansatz kombiniert kovalente und nicht kovalente Designs durch Nutzung von Dendrimeren und Wirt-Gast-Wechselwirkungen. Unsere Forschung wird mit einem Dendrimer-basierten Modellsystem beginnen, um systematisch die Auswirkungen der Oligomerisierung auf die Multivalenz, Konformation und Flexibilität von Proteinen zu untersuchen. Anschließend werden wir die Veränderungen in der Phasentrennungsdynamik in verschiedenen Oligomerzuständen untersuchen, die Einblicke in zelluläre Prozesse und die Proteinregulation bieten. Zur Kontrolle der Proteinfunktion in unserem Modellsystem, schlagen wir einen Photocaging-Ansatz vor, der präzise und zeitlich programmierbare Proteinfreisetzung aus Oligomeren ermöglicht. Letztendlich ist es unser Ziel, einen supramolekularen Wirt-Gast-Ansatz mit multistimuli responsiver, schaltbarer Protein-Oligomerisierung, mit potenziellen Anwendungen in zellulären Systemen, zu erreichen. Diese Studie verspricht einen Beitrag zu einem tieferen Verständnis von Protein-Protein-Wechselwirkungen und der Feinabstimmung von Zellfunktionen zu leisten.
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Journal Article - Online First
The bacterial ESCRT-III PspA rods thin lipid tubules and increase membrane curvature through helix α0 interactions
Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America 122(32), e2506286122 (2025) [10.1073/pnas.2506286122]
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