Modulare DNA-Nanokompartimente für programmierbaren biomolekularen Transport

• Antragstellerin: Professorin Dr. Barbara Saccà
• Fachliche Zuordnung: Biologische und Biomimetische Chemie
• Förderung: Förderung seit 2025
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 562785419

Biologische Kompartimentierung verbessert biochemische Prozesse erheblich, indem sie die räumliche Organisation steuert und nanoskalige Effekte wie erhöhte Reaktantenkonzentrationen und stochastische Dynamik nutzt. Obwohl Fortschritte in der DNA-Nanotechnologie die Herstellung künstlicher Nanokompartimente ermöglicht haben, die Proteine und Enzyme beherbergen können, bleiben wichtige Fragen hinsichtlich der Kontrolle des Cargotransports, der Proteinorientierung und der Reaktionsbeschleunigung unbeantwortet. Dieses Projekt zielt darauf ab, diese Herausforderungen anzugehen, indem das Motorprotein p97 als Modellsystem verwendet wird, um die Wechselwirkungen und Effizienzen molekularer Motoren innerhalb dieser konstruierten Nanokompartimente zu untersuchen. Aufbauend auf früheren Forschungen mit einer Zwei-Kompartiment-DNA-Chimäre, die für die Proteinentfaltung und den -abbau entwickelt wurde (unter Verwendung von p97 und Alpha-Chymotrypsin), wollen wir diese Kompartimente für präzisen Cargotransport und Reaktionssequenzierung verfeinern, um sicherzustellen, dass biochemische Prozesse kontrolliert und effizient ablaufen. Ein zentraler Schwerpunkt des Projekts liegt auf der Aufklärung der Faktoren, die die Orientierung des Motorproteins innerhalb des Kompartiments bestimmen und stabilisieren, was für seine Funktionalität entscheidend ist. Darüber hinaus schlagen wir einen innovativen Ansatz zur Überwachung der Dynamik des Motors auf Einzelmolekülebene vor, der wertvolle Einblicke in seine Leistung in verschiedenen Umgebungen liefert. Durch die Bewältigung dieser Herausforderungen wollen wir unser Verständnis der nanoskaligen Beschränkung und ihres Einflusses auf biochemische Prozesse verbessern und gleichzeitig fortschrittliche Werkzeuge für die Untersuchung und Entwicklung biochemischer Reaktionen entwickeln. Diese Innovationen haben das Potenzial, die Entwicklung neuartiger biokatalytischer Kaskaden zu ermöglichen und wichtige Erkenntnisse über die Energieumwandlung im Nanobereich zu liefern.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen