Der Einfluss der Lipidasymmetrie auf die Funktion von Membranproteinen

• Antragsteller: Professor Dr. Daniel Huster
• Fachliche Zuordnung: Biophysik
• Förderung: Förderung seit 2025
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 546534953

Ungeachtet der inhärenten Asymmetrie in den beiden Lipidmonoschichten biologischer Membranen in pro- und eukaryotischen Lebewesen werden in der überwiegenden Mehrheit von Studien symmetrische Membranen mit gleicher Lipidverteilung beider Monoschichten verwendet. Ziel des vorliegenden Projektes ist es, durch eine Kombination von Röntgen- und Neutronenstreumethoden, NMR-spektroskopischen Untersuchungen und Molekulardynamik-simulationen die Konsequenzen der Lipidasymmetrie auf die Struktur und Dynamik sowie weitere biophysikalische Eigenschaften von Membranen herauszuarbeiten. Insbesondere werden wir untersuchen, welchen Einfluss die Lipidasymmetrie auf die Funktion von integralen Membranproteinen hat. Gegenstand dieses Forschungsantrages sind verschiedene Membranmodelle mit bakterieller Lipidzusammensetzung, für die Kettenordnungsparameter, Lipiddynamik (Korrelationszeiten der Bewegungen, Bewegungsamplituden usw.) sowie die Membranstruktur bestimmt werden sollen. Danach werden wir die Membran-induzierten Effekte auf die Aktivität zweier bakterieller Proteine, OmpLA und GlpG untersuchen, die die beiden grundlegenden Architekturen von Membranproteinen –β-Fass und α-Helix-Bündel- repräsentieren. Wir erwarten sehr grundlegende Einsichten in die biologisch höchst relevante Fragestellung, inwieweit die Lipidasymmetrie die Funktion von Membranproteinen beeinflusst. Das Verständnis, das im Projekt erarbeitet werden soll, hat unmittelbaren Einfluss auf pharmakologische und biotechnologische Anwendungen wie lipidspezifische Therapie oder Biosensoren, deren Aktivität durch die spezifische Komposition der Lipidschichten moduliert werden kann.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen
• Internationaler Bezug: Österreich, Tschechische Republik
• Partnerorganisation: Czech Science Foundation; Fonds zur Förderung der wissenschaftlichen Forschung (FWF)
• Kooperationspartner: Professor Dr. Georg Pabst; Professor Dr. Robert Vacha