Einfluss von Druck und Osmolyten auf die Flüssig-flüssig-Phasenseparation und Kondensate von Proteinen

• Antragsteller: Professor Dr. Roland Winter
• Fachliche Zuordnung: Biophysik
• Förderung: Förderung von 2020 bis 2023
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 429188951

In den letzten Jahren wurde erkannt, dass Flüssig-Flüssig-Phasenentmischung eine wichtige Rolle bei der membranlosen Kompartimentierung von Zellen durch Bildung biomolekularer Kondensate spielt. Wir planen, die kombinierten Auswirkungen von Temperatur, Druck und natürlichen Osmolyten auf biomolekulare Kondensate unterschiedlichen Typs zu untersuchen, wobei der Hauptfokus auf dem Einfluss des Drucks bis in den kbar-Bereich liegen soll. Hierfür werden eine Reihe spektroskopischer (UV/Vis, CD, FTIR) Techniken und mikroskopischer Verfahren (Phasenkontrast, Fluoreszenz) eingesetzt. Erste Studien unserer Gruppe haben, ganz unerwartet, gezeigt, dass Flüssig-Flüssig-Phasenübergänge von Proteinen zu den druckempfindlichsten Prozessen der Natur gehören. Daher müssen z.B. Organismen, die unter Hochdruckbedingungen in der Tiefsee leben, wo Drücke bis zu 1 kbar herrschen, diese Druckempfindlichkeit biomolekularer Kondensate bewältigen, möglicherweise unter Verwendung bestimmter Osmolyte. Im Folgenden soll dann die Wirksamkeit solcher membranloser Kompartimente unter extremen Umweltbedingungen für die Modulation der räumlichen Verteilung, der Konformationsdynamik, der Selbstorganisation und der Aktivität von Peptiden und Nukleinsäuren untersucht werden. Da das Leben wahrscheinlich in der Tiefsee begann, wird dieses Wissen auch die möglichen evolutionären Vorteile der Verwendung solcher biomolekularen Kondensate beleuchten sowie wertvolle Einblicke in die Selbstorganisationsprinzipien im Verlaufe der zellulären Evolution geben.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen