Analyse und Rekonstruktion der molekularen Prinzipien der Faserbildung im Wehrsekret der Stummelfüßer (Onychophora)

• Antragsteller: Professor Dr. Georg Mayer
• Fachliche Zuordnung: Biochemie und Physiologie der Tiere
• Förderung: Förderung von 2016 bis 2023
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 314397922

Das Wehrsekret der Stummelfüßer zeigt komplexe Eigenschaften, die von künstlichen Materialien bislang nicht erreicht werden, wie etwa Mechanoresponsivität, schlagartige aber reversible Faserbildung oder starke Nassadhäsion. Unsere bisherigen Arbeiten haben unbekannte Protein-Selbstassemblierungsmechanismen aufgedeckt: Elektrostatische Wechselwirkungen zwischen geladenen Proteinresten und freien Ionen bewirken die Faltung, Aggregation und Stabilisierung der Proteine in nanoskopische Speicherpartikel. Scherkräfte lösen die Assemblierung zu reißfesten Fasern aus. Allerdings sind die genauen molekularen Mechanismen noch ungeklärt. Ziel des beantragten Folgeprojekts ist es daher, die Prinzipien der Selbstassemblierung auf molekularer Ebene aufzuklären und das Sekret biosynthetisch zu rekonstruieren. Hierzu werden zunächst die Schleimproteine mittels Transkriptomik und De-novo-Sequenzierung entschlüsselt, dann rekombinant synthetisiert und auf die Fähigkeit zur Selbstassemblierung hin untersucht. Die Nachbildung eines Materials, welches ohne giftige Lösungsmittel synthetisiert und regeneriert werden kann, bietet Inspiration für neue, nachhaltige Strategien der Polymersynthese. Zudem hat die Biosynthese der Schleimkomponenten direkte Anwendungsbezüge, z.B. für die mechanisch schaltbare Netzwerkbildung (3D-Druck) oder als reversibler Bio-Kleber (Chirurgie) und bietet daher Raum für weitere interdisziplinäre Forschung.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen