Membranbiogenese: Lipid-Protein-Zusammenspiel bei der Entstehung funktionell und strukturell differenzierter Membranen

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Die Zahl der neu entdeckten Faktoren, die an der Entstehung und Differenzierung von Membranen mitwirken, nimmt beständig zu. Ungeachtet der Komplexität dieser bisher weitgehend unverstandenen Prozesse besteht Konsens darüber, dass ein koordiniertes Zusammenspiel der Hauptkomponenten der Membranen, den Proteinen und Lipiden, grundlegend ist. Aufbauend auf bestehenden Schlüsselmechanismen unterbreiteten wir ein neues Modell zur Membranmorphogenese unter Einbeziehung spezifischer Protein-Lipid- Interaktionen. Gegenstand des hier geplanten Vorhabens ist es, dieses Modell durch gezielte Modifikationen putativer Bindestellen für spezielle Lipide an der Oberfläche von Membranproteinen zu prüfen und auszubauen. Im Fokus stehen die molekularen Grundlagen der Protein-Lipid-Interaktionen und die Bedeutung dieser Schnittstellen für (i) die funktionale Assemblierung der membranständigen Proteinnetzwerke und (ii) die Differenzierung der Membranen hinsichtlich Krümmung, Packung und Dynamik. Das etablierte Purpur-bakterielle System ist ein ideales Modellsystem nicht zuletzt wegen des relativ direkten Ansatzes der Analyse Protein-spezifischer Membraneffekte in situ. Die Entwicklung eines aus den kritischen Einzelkomponenten zusammengesetzten in vitro Rekonstitutionssystems soll diesen Ansatz umfassend ergänzen, da dieses System zusätzlich eine bessere Manipulation der Lipide ermöglicht. Die Analyse basiert auf der Kombination proteinchemischer, hoch-auflösender spektroskopischer und bildgebender Techniken.