Bottom-up Montage von lichtgetriebenen beweglichen biohybriden Konstrukten (MotileHybrid)

• Antragstellerinnen: Professorin Dr. Sonja Verena Albers; Dr. Nika Otrin
• Fachliche Zuordnung: Biochemie
• Förderung: Förderung seit 2025
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 569088935

Motilität ist eine Schlüsseleigenschaft lebender Zellen, die es ihnen ermöglicht, auf veränderte Umweltbedingungen zu reagieren und sich gezielt zu günstigeren Bedingungen zu bewegen. Ziel des Projekts ist es, Motilität in einer minimalen synthetischen Zelle zu implementieren, d. h. in Modell-Gigant-Unilamellar-Vesikeln (GUVs). Archaella, die Motilitätsmaschinerie von Archaea, wird durch zwei Ansätze in hybride Polymer/Lipid-GUVs rekonstituiert: entweder durch Membranfusion zwischen 1) Archaea-Membran-Ghosts und GUVs oder 2) Archaella-enthaltenden großen unilamellaren Vesikeln (LUVs) und GUVs. Beim zweiten Ansatz werden Archaellen zunächst teilweise isoliert und in LUVs rekonstituiert. Für eine erfolgreiche Membranfusion müssen die Abstoßungs- und Hydratationskräfte der Membran überwunden werden, was entweder durch eine Veränderung der Oberflächenladung der Membran oder durch fusogene Peptide (SNARE-Proteine) erreicht werden soll. Um eine gerichtete Schwimmbewegung der GUVs (anstelle einer zufälligen Spinnbewegung) zu erreichen, werden Archaellen in mikroskopisch kleinen Domänen kondensiert. Letzteres wird durch eine seitliche Phasentrennung von Polymer- und Lipidphase und die Aufteilung der Archaellen in Lipiddomänen erreicht. Die für die Aktivierung der Archaella-Rotation erforderliche Energie in Form von ATP wird über ATP-erzeugende Nanoreaktoren bereitgestellt, die die Protonenpumpe Bacteriorhodopsin (bR) und die F1FO-ATPase umfassen, wobei die Protonenpumpe durch Licht aktiviert werden wird.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen