Multivalenz in mit DNA-begrenzten Räumen

• Antragstellerin: Professorin Dr. Barbara Saccà
• Fachliche Zuordnung: Biologische und Biomimetische Chemie
• Förderung: Förderung seit 2021
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 463419602

Die Natur steuert den Aufbau komplexer makromolekularer Anordnungen oder die Durchführung hochenergetischer Prozesse mittels in Raum und Zeit koordinierter Kräfte. Ein Steuerungsprinzip ist dabei die Nutzung multivalenter Wechselwirkungen in einer räumlich-begrenzten Umgebung, um störende Effekte wie das Brownsche Grundrauschen auf die gerichtet-wirkenden molekularen Kräften zu minimieren. Eine multivalente Bindung, d.h. die gleichzeitige Bindung identischer, miteinander verbundener Liganden an definierten Bindestellen ist aufgrund der Redundanz der Bindung entropisch begünstigt. Zeitgleich führen jedoch physikalische Barrieren, wie sie z. B. durch den räumlichen Einschluss von Prozessen in spezialisierten Kompartimenten entstehen, zu einer Verringerung der molekularen Unordnung und damit der Entropie des entsprechenden Systems. Obwohl bereits einige Studien die Beiträge der beiden Prinzipien Multivalenz und räumliche Begrenzung in verschiedenen Systemen getrennt voneinander untersucht haben, ist deren kombinierter Effekt innerhalb eines großen makromolekularen Systems bisher immer noch weitgehend unverstanden. Das vorliegende Projekt wird daher untersuchen, wie Multivalenz und räumliche Begrenzung gemeinsam die Freie Enthalpie eines Systems bestimmen und warum deren Kombination die Effektivität natürlicher Prozesse positiv beeinflusst.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen