1Cebecauer, M. et al.Chem. Rev. 118, 11259–11297 (2018) 2 Eggeling, C. et al.Nature 457, 1159–1162 (2009) 3 Owen, D. M. et al.Nat. Commun. 3, 1256 (2012) 4 Koukalová, A. et al.Sci. Rep. 7, 5460 (2017)
Předběžná náplň práce
Plazmatické membrány živých buněk nejsou homogenní. Obsahují nanoskopické heterogenity charakterizované odlišnými fyzikálně-chemickými vlastnostmi vůči okolí (1). V literatuře jsou tyto entity známé jako lipidové nanodomény (2,3) a byly dosud objeveny také v syntetických modelových membránách sestávajících pouze ze dvou různých typů lipidů (4). Ačkoli tyto nanodomény byly v literatuře mnohokrát navrženy jako nezbytné pro různé biologické funkce, jejich vlastnosti zůstávají do velké míry nejasné. Kromě toho byly nanodomény charakterizovány převážně v totálně symetrických membránách bez jakéhokoli zakřivení nacházejících se ve zcela homogenním prostředí, navzdory silně asymetrické povaze plazmatických membrán, které obsahují extrémně zakřivené oblasti v těsném kontaktu s přeplněným buněčným prostředím. V tomto projektu plánujeme využít nejnovější pokroky ve fluorescenční nanoskopii a mikromanipulaci obřích lipidových vezikul (GUV) ke zkoumání role membránové asymetrie, zakřivení a těsného buněčného uspořádání při formaci membránových nanodomén. Žadatel bude připravovat symetrické i asymetrické GUV obsahující lipidové domény o velikosti nanometrů a indukovat extrémní zakřivení membrány vytažením nanotrubiček z membrány GUV mikromanipulací. Pomocí námi vyvinutého přístupu MC-FRET s vysokým rozlišením bude monitorována formace, rozpad a třídění nanodomén indukováním zakřivení membrány nebo zvyšováním ‚crowdingu‘ okolního prostředí.
Předběžná náplň práce v anglickém jazyce
The plasma membranes of living cells are not homogeneous. They contain nanoscopic heterogeneities characterized by different physical-chemical properties with respect to the surrounding bulk membrane (1). In literature, these entities are known as lipid nanodomains (2,3) and have so far been discovered also in synthetic model membranes consisting of only two different types of lipids (4). Although these nanodomains have many times been suggested in the literature to be essential for various biological functions, their properties remain elusive. On top of that, the nanodomains have been characterized predominantly in totally symmetric membranes without any curvature found in a completely homogeneous environment, despite the strongly asymmetric nature of plasma membranes, which contain extremely curved regions being in close contact with the crowded cellular environment. In this project, we plan to use the latest advances in fluorescence nanoscopy and micromanipulation of giant lipid vesicles (GUVs) to investigate the role of membrane asymmetry, curvature and cellular crowding in the self-assembly of the elusive membrane nanodomains. The applicant will engineer symmetric as well as asymmetric GUVs containing nanometre-sized lipid domains and induce extreme membrane curvature by pulling out nanotubes from the GUV membrane by micro-manipulation. Using the in-house developed high-resolution approach MC-FRET, nanodomain self-assembly, disassembly and sorting will be monitored while inducing membrane curvature or increasing the crowding of the GUV environment.
