DFG: "Dissecting the nuclear pore‐like permeability barrier function of phase separated liquid FG nucleoporin condensates"
Der Kerporenkomplex (NPC) gehört zu den größten Proteinangereicherten Maschinen der Zelle (~120 MDa). Er setzt sich aus mehreren Kopien von ca. 30 verschiedenen Nukleoporinen zusammen. Seine Funktion ist die Regulierung des Kerntransportes über die Kernmembran. Die eigentliche Permeabilitätsbarriere besteht aus ca. 10 verschiedenen FG-Nukleoporinen, die stark in F- und GAminosäuren angereichert sind. Diese sogenannten FG-Nups füllen den Kanal der Kernpore in einer bisher nicht vollständig bekannten Art und Weise. Ein vielversprechender Ansatz zur Studie der Permeabilitätsbarriere sind sogenannten Rekonstitutionsansätze. Hier werden einfache Modelsysteme studiert, die aus nur wenigen FGNup-Komponenten bestehen, und trotzdem einen Großteil der physiologischen NPC-Eigenschaften. Dies ist bspw. der Import von Proteinen die grösser als 4 nm sind, aber nur wenn diese an einen
Kerntransportrezeptor (NTR) binden können. Wir haben jetzt eine mikrofluidische Flusskammer entwickelt, in der wir selektiv die Phasenseparation von FG-Nucleoporinen in einen flüssigen Zustand (LLPS) kontrollieren und studieren können. Erstaunlicherweise zeigt bereits dieser flüssige Zustand viele charakteristische Eigenschaften der Funktion einer Permeabilitätsbarriere. Um die Funktionalität dieses LLPS Zustandes besser verstehen zu können und die physiologische Relevanz besser untersuchen zu können, wollen wir eine Mikrofluidik-Technik bauen, die zusätzlich zur Fluoreszenz, auch kombinierte kohärente Anti-Stokes-Raman-Spektroskopie (CARS) und Mikrorheologie-Experimente erlaubt. In dieser neuartigen Messkammer sollen die Eigenschaften der Permeabilitätsbarrieren u.a. in zeitlicher Abhängigkeit der Zugabe von NTRs gemessen werden können. Soweit möglich, sollen die Experimente mit In-Zell Experimenten abgeglichen werden. Multi-Komponenten-Simulationen sollen dazu dienen, die Ergebnisse quantitativ darstellen und verstehen zu können.