Energetic investigations of induced particle uptake in functionalized, synthetic membrane systems.

对功能化合成膜系统中诱导颗粒吸收的积极研究。

基本信息

项目摘要

Living cells take up bacteria into their interior typically by phagocytosis, if both mechano-chemical signals and the required energy can be summoned up. In particular, macrophages, as part of our immune system, take up bacteria, but also uncoated particles, which is only possible by the interplay of different biophysical forces. For a better analysis of the relevant forces and to better assess the role of known factors during phagocytosis, a possible approach is to use biomimetic systems, which show a significantly reduced complexity relative to a cell. The simplest biomimetic variant of the cell is a giant unilamellar vesicle (GUV), where the chemical and mechanical properties of the spherical lipid bilayer can be manipulated in many different ways. In order to engulf and uptake a particle, the membrane of the GUV has to be deformed significantly. In a recent study it could be shown that the adhesion energy released during particle binding and wrapping can compensate the energy costs for membrane deformation and that cytoskeleton forces were dispensable. The goal of the collaborative proposal of the working groups Rohrbach and Römer is to better understand the physical mechanisms of particle uptake, in particular the role of the membrane deformation. In this context, we want to establish two complementary measurement techniques allowing to determine the energetics during particle uptake into an artificial cell (GUV). By using a photonic force microscope for small and medium uptake forces and an atomic force microscope for medium and larger forces, a particle will be approached in a controlled manner to the membrane, while the particle displacements are measured precisely to determine the changes in force and energy. In a bottom-up approach we will add stepwise more complexity to the biomimetic system, such that the force and energy profiles during particle uptake are measured always with exactly the same experimental scheme. On the one hand the complexity of the system can be increased by adding different lipids and receptors into the GUV membrane, on the other hand the size, the shape / orientation and the surface functionalization of the particle will be changed in a well-controlled manner. Mathematical modelling will help to improve the mechanistic understanding during particle uptake and to better interpret the experimental data.
如果可以召唤活细胞,则通常会通过吞噬作用将细菌吸收到内部的内部。特别是,作为我们免疫系统的一部分,巨噬细胞会吸收细菌,但也吸收了未涂层的颗粒,只有不同的生物物理力的相互作用才有可能。为了更好地分析相关力并更好地评估已知因素在吞噬作用中的作用,一种可能的方法是使用仿生系统,相对于细胞,其复杂性显着降低。细胞中最简单的仿生变体是一个巨大的单层囊泡(GUV),其中可以通过许多不同的方式操纵球形脂质双层的化学和机械性能。为了吞噬和吸收粒子,必须显着变形GUV的膜。在最近的一项研究中,可以表明,在颗粒结合和包装期间释放的粘合能可以补偿膜变形的能量成本,并且细胞骨架力是可分配的。工作组Rohrbach和Römer的协作建议的目标是更好地了解粒子摄取的物理机制,尤其是膜变形的作用。在这种情况下,我们要建立两种完整的测量技术,以确定颗粒吸收到人造细胞(GUV)期间的能量成本。通过将光子力显微镜用于中小型摄取力和中等力量的原子力显微镜,将以控制的方式向膜接近粒子,同时精确测量粒子位移以确定力和能量的变化。在自下而上的方法中,我们将在仿生系统中增加逐步的复杂性,以便始终以完全相同的实验方案来测量颗粒吸收过程中的力和能量曲线。一方面,可以通过在GUV膜中添加不同的脂质和受体来增加系统的复杂性,另一方面,粒子的形状 /方向和粒子的表面功能化将以良好的控制方式更改。数学建模将有助于改善粒子吸收过程中的机械理解,并更好地解释实验数据。

项目成果

期刊论文数量(3)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(0)
The Lectin LecA Sensitizes the Human Stretch-Activated Channel TREK-1 but Not Piezo1 and Binds Selectively to Cardiac Non-myocytes
  • DOI:
    10.3389/fphys.2020.00457
  • 发表时间:
    2020-05-15
  • 期刊:
  • 影响因子:
    4
  • 作者:
    Darkow, Elisa;Rog-Zielinska, Eva A.;Peyronnet, Remi
  • 通讯作者:
    Peyronnet, Remi
Glycan-decorated protocells: novel features for rebuilding cellular processes
  • DOI:
    10.1098/rsfs.2018.0084
  • 发表时间:
    2019-04-06
  • 期刊:
  • 影响因子:
    4.4
  • 作者:
    Omidvar, Ramin;Roemer, Winfried
  • 通讯作者:
    Roemer, Winfried
Differential recognition of lipid domains by two Gb3-binding lectins
两种 Gb3 结合凝集素对脂质结构域的差异识别
  • DOI:
    10.1038/s41598-020-66522-8
  • 发表时间:
    2020
  • 期刊:
  • 影响因子:
    4.6
  • 作者:
    Schubert T;Sych T;Madl J;Omidvar R;Patalag LJ;Ries A;Kettelhoit K;Brandel A;Mely Y;Steinem C;Werz DB;Thuenauer R;Römer W
  • 通讯作者:
    Römer W
{{ item.title }}
{{ item.translation_title }}
  • DOI:
    {{ item.doi }}
  • 发表时间:
    {{ item.publish_year }}
  • 期刊:
  • 影响因子:
    {{ item.factor }}
  • 作者:
    {{ item.authors }}
  • 通讯作者:
    {{ item.author }}

数据更新时间:{{ journalArticles.updateTime }}

{{ item.title }}
  • 作者:
    {{ item.author }}

数据更新时间:{{ monograph.updateTime }}

{{ item.title }}
  • 作者:
    {{ item.author }}

数据更新时间:{{ sciAawards.updateTime }}

{{ item.title }}
  • 作者:
    {{ item.author }}

数据更新时间:{{ conferencePapers.updateTime }}

{{ item.title }}
  • 作者:
    {{ item.author }}

数据更新时间:{{ patent.updateTime }}

Professor Dr. Alexander Rohrbach其他文献

Professor Dr. Alexander Rohrbach的其他文献

{{ item.title }}
{{ item.translation_title }}
  • DOI:
    {{ item.doi }}
  • 发表时间:
    {{ item.publish_year }}
  • 期刊:
  • 影响因子:
    {{ item.factor }}
  • 作者:
    {{ item.authors }}
  • 通讯作者:
    {{ item.author }}

{{ truncateString('Professor Dr. Alexander Rohrbach', 18)}}的其他基金

Spatiotemporal Corona virus binding dynamics and infection mechanism investigated with 100 Hz ROCS microscopy and thermal fluctuation analysis
利用 100 Hz ROCS 显微镜和热波动分析研究时空冠状病毒结合动力学和感染机制
  • 批准号:
    458687324
  • 财政年份:
    2021
  • 资助金额:
    --
  • 项目类别:
    Research Grants
Fast super-resolution microscopy by rotating, coherently scattered laser light
通过旋转、相干散射激光实现快速超分辨率显微镜
  • 批准号:
    413220392
  • 财政年份:
    2019
  • 资助金额:
    --
  • 项目类别:
    Research Grants
Surface height profile imaging with optically trapped spheres
使用光学捕获球进行表面高度轮廓成像
  • 批准号:
    325733426
  • 财政年份:
    2017
  • 资助金额:
    --
  • 项目类别:
    Research Grants
Investigation of MreB dynamics and cell wall synthesis in B. subtilis using superresolution microscopy and optical-mechanical manipulation techniques
使用超分辨率显微镜和光学机械操作技术研究枯草芽孢杆菌中的 MreB 动力学和细胞壁合成
  • 批准号:
    262837402
  • 财政年份:
    2014
  • 资助金额:
    --
  • 项目类别:
    Research Grants
Feedback holographic control of self-reconstructing laser beams in strongly scattering media.
强散射介质中自重建激光束的反馈全息控制。
  • 批准号:
    239839440
  • 财政年份:
    2013
  • 资助金额:
    --
  • 项目类别:
    Research Grants
Cellular mechanics of particle binding and phagocytosis investigated by photonic force microscopy and high-speed imaging
通过光子力显微镜和高速成像研究颗粒结合和吞噬作用的细胞力学
  • 批准号:
    189771364
  • 财政年份:
    2011
  • 资助金额:
    --
  • 项目类别:
    Research Grants
Momentum transfer through synthesized biopolymer network meshes with optically trapped anchor points
通过具有光学捕获锚点的合成生物聚合物网络网格进行动量传递
  • 批准号:
    179729698
  • 财政年份:
    2010
  • 资助金额:
    --
  • 项目类别:
    Research Grants
Messung der dreidimensionalen Wechselwirkungsdynamik zweier kolloidaler Partikel in beschränkten Volumina mittels interferometrischem Tracking
使用干涉跟踪测量有限体积内两种胶体颗粒的三维相互作用动力学
  • 批准号:
    123863781
  • 财政年份:
    2009
  • 资助金额:
    --
  • 项目类别:
    Research Grants
The influence of particulate matter properties on the biophysical entry mechanisms into lung cells
颗粒物特性对肺细胞生物物理进入机制的影响
  • 批准号:
    448780159
  • 财政年份:
  • 资助金额:
    --
  • 项目类别:
    Research Grants
Adaptive interferometric light-sheets for resolution enhanced imaging with and without labeling
自适应干涉光片,用于带或不带标记的分辨率增强成像
  • 批准号:
    269858105
  • 财政年份:
  • 资助金额:
    --
  • 项目类别:
    Research Grants

相似国自然基金

新疆猪源optrA/poxtA阳性肠球菌的分子流行病学调查及粪菌移植对其在肠道中传播的影响
  • 批准号:
    32360910
  • 批准年份:
    2023
  • 资助金额:
    32 万元
  • 项目类别:
    地区科学基金项目
基于复杂抽样和时空效应下卫生服务调查数据的小域估计方法研究
  • 批准号:
    82304238
  • 批准年份:
    2023
  • 资助金额:
    30 万元
  • 项目类别:
    青年科学基金项目
海南省儿童急性呼吸道感染病原的分子流行病学调查及基于数学模型的流行特点研究
  • 批准号:
    82360658
  • 批准年份:
    2023
  • 资助金额:
    32 万元
  • 项目类别:
    地区科学基金项目
面向重大灾情精准调查的随机无人机路径规划问题研究
  • 批准号:
    72304049
  • 批准年份:
    2023
  • 资助金额:
    30 万元
  • 项目类别:
    青年科学基金项目
算法规范对知识型零工在客户沟通中情感表达的动态影响调查:规范焦点理论视角
  • 批准号:
    72302005
  • 批准年份:
    2023
  • 资助金额:
    30 万元
  • 项目类别:
    青年科学基金项目

相似海外基金

Neurogenomic Investigations of Trichotillomania and Excoriation Disorder
拔毛癖和抓毛障碍的神经基因组学研究
  • 批准号:
    10348265
  • 财政年份:
    2022
  • 资助金额:
    --
  • 项目类别:
Neurogenomic Investigations of Trichotillomania and Excoriation Disorder
拔毛癖和抓毛障碍的神经基因组学研究
  • 批准号:
    10599922
  • 财政年份:
    2022
  • 资助金额:
    --
  • 项目类别:
Investigations of proteome turnover kinetics under cellular differentiation
细胞分化下蛋白质组周转动力学的研究
  • 批准号:
    10705639
  • 财政年份:
    2022
  • 资助金额:
    --
  • 项目类别:
Investigations of proteome turnover kinetics under cellular differentiation
细胞分化下蛋白质组周转动力学的研究
  • 批准号:
    10808331
  • 财政年份:
    2022
  • 资助金额:
    --
  • 项目类别:
Genomic and functional investigations of the transcriptional regulatory network of salivary gland morphogenesis and stem cell fate choices in defined genetic models
在确定的遗传模型中对唾液腺形态发生和干细胞命运选择的转录调控网络进行基因组和功能研究
  • 批准号:
    10361240
  • 财政年份:
    2019
  • 资助金额:
    --
  • 项目类别:
{{ showInfoDetail.title }}

作者:{{ showInfoDetail.author }}

知道了