Struktur und Dynamik des Kernporenkomplex in lebenden Zellen

• Applicant: Professor Dr. Achilleas Frangakis
• Subject Area: Biophysics
• Term: from 2010 to 2013
• Project identifier: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Project number 163432739

Kernporenkomplexe sind Strukturen in der den Zellkern umgebenden Doppelmembran, der Kernhülle. Sie fungieren als „Tore“ für Proteine und RNA-Moleküle. Der Kernporenkomplex erfährt eine immense Reorganisation während der Mitose, deren genauer Ablauf noch nicht vollständig aufgeklärt ist, da es bisher nicht gelungen ist diesen Prozess unter hochauflösenden Bedingungen zu beobachten. In diesem Projekt wollen wir die Formation des Kernporenkomplexes zu bestimmten Zeitpunkten in der späten Phase der Mitose unter quasi-nativen Bedingungen mittels konventioneller und cryo Elektronentomographie vitrifizierter Sektionen und anschließender Einzelpartikelanalyse untersuchen. Wir haben eine Methode entwickelt, um fluoreszenzmarkierte Nucleoporine, die Bausteine der Kernporenkomplexe, in hochdruckgefrorenen Proben zu lokalisieren. Somit ist es möglich den genauen Entwicklungszeitpunkt der Pore zu bestimmen und diesen mit seiner im Elektrotomogram sichtbaren makromolekularen Struktur zu korrelieren. Die Zeitrafferanalyse ermöglicht es, hochauflösende 3D-Daten der verschiedenen Reorganisationsphasen zu bekommen und so die Dynamik des Kernporenkomplexes auf molekularem Level zu analysieren. Durch diese in silico Reinigung und die Mittelung hunderter Kernporenkomplexe sollten wir ein dreidimensionales Bild erhalten, das eine Auflösung hat bei der die einzelnen Nucleoporine und ihre Dynamic sichtbar ist. Letztendlich werden wir beispiellose Einblicke in die Struktur und Dynamik der Formation des Kernporenkomplexes erhalten.

• DFG Programme: Research Grants