Multiscale Simulations of Droplet-Membrane Mutual Remodelling

液滴-膜相互重塑的多尺度模拟

基本信息

  • 批准号:
    2662722
  • 负责人:
  • 金额:
    --
  • 依托单位:
  • 依托单位国家:
    英国
  • 项目类别:
    Studentship
  • 财政年份:
    2021
  • 资助国家:
    英国
  • 起止时间:
    2021 至 无数据
  • 项目状态:
    未结题

项目摘要

In cellular biology, intracellular phase separation has garnered much attention recently as a means to organise intracellular solutions through the formation of droplet-like sub-compartments. Examples of such droplet compartments include the stress granules and P-bodies.Key to this project is that these droplets interact with membranes, and as a result, the droplets and the membranes can mutually remodel their shapes and morphologies. For example, during autophagy, membrane sheets remodel into double-membrane organelles called autophagosomes. Autophagosomes can selectively isolate cargoes for elimination, including harmful cytosolic droplets. In fact, numerous physiological processes have been identified with similar membrane morphologies, suggesting that these droplet-membrane interactions are a general cellular mechanism.The aim of this interdisciplinary project is to develop the much-needed understanding of these droplet-membrane interactions, and their mutual remodelling during droplet isolation. Here, we will use a multiscale modelling approach. At the molecular level, we will employ molecular dynamics simulations to study the formation of the droplets via a liquid-liquid phase separation mechanism and the affinity between the droplet and membrane. These results will inform a continuum modelling approach based on elasticity theory for studying the droplet and membrane shapes. The theoretical/computational work by the student will also provide an important framework to rationalise and guide ongoing in vitro and in vivo experiments. Our long-term goal is to provide new insights into processes inside cells exploiting this novel physical mechanism based on droplet-membrane interactions.
在细胞生物学中,细胞内相分离最近作为通过形成液滴样亚隔室来组织细胞内溶液的手段而获得了很多关注。这种液滴隔间的例子包括应力颗粒和P体。该项目的关键是这些液滴与膜相互作用,因此,液滴和膜可以相互重塑它们的形状和形态。例如,在自噬过程中,膜片重塑成称为自噬体的双膜细胞器。自噬体可以选择性地分离货物以消除,包括有害的胞质液滴。事实上,许多生理过程已被确定具有相似的膜形态,这表明这些液滴-膜相互作用是一个通用的细胞mechanism.The这个跨学科的项目的目的是发展急需了解这些液滴-膜相互作用,和它们的相互重塑液滴分离过程中。在这里,我们将使用多尺度建模方法。在分子水平上,我们将采用分子动力学模拟来研究液滴通过液-液相分离机制的形成以及液滴与膜之间的亲和力。这些结果将告知一个连续体建模方法的基础上弹性理论研究液滴和膜的形状。学生的理论/计算工作也将提供一个重要的框架,以合理化和指导正在进行的体外和体内实验。我们的长期目标是利用这种基于液滴-膜相互作用的新物理机制,为细胞内的过程提供新的见解。

项目成果

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