Doktorandennetzwerk zu Grenzflächenwasser im Membrantransport

Kurz­bezeich­ung
WATER
Pro­jekt­lei­tung an der Vetmeduni
Pohl, Elena
Einrichtung Vetmeduni
Zentrum für Biologische Wissenschaften
Geldgeber
EU (Kommission der Europäischen Union)
Laufzeit
01.09.2025 - 31.08.2029
Pro­jekt­kategorie
Verbundprojektt mit externen Partnern
Wasser ist für das Leben unerlässlich. 70 % des Wassers in Zellen gehören zu den Hydratationshüllen von Proteinen und Lipidmembranen oder besetzen Proteinhohlräume - das so genannte Grenzflächenwasser. Der Strukturunterschied zwischen dem Wasser an den Grenzflächen und dem Wasser in der Masse führt zu einer Schlüsselkraft in der Molekularbiologie: der hydrophoben Anziehungskraft. Wie genau diese Kraft zur Faltung, Stabilität, Struktur, Funktion, Dynamik oder Membranfusion von Proteinen beiträgt, ist noch nicht vollständig geklärt. WATER zielt darauf ab, 16 Doktoranden auszubilden, die die vielfältigen Funktionen von Grenzflächenwasser in biologischen Membranen entschlüsseln sollen. Sie werden die Wassermobilität und -ordnung in Membranrezeptoren, Trägerproteinen und Kanälen, in der Nähe ihrer Liganden und Lipiddoppelschichten sowie in den Reaktionszentren membrangebundener Enzyme mit Hilfe eines breiten Methodenspektrums charakterisieren, das Kryo-Elektronenmikroskopie, Simulationen, Lichtspektroskopie und Bildgebung umfasst. Um die funktionellen Folgen des Wassereinschlusses zu bewerten, werden sie den erleichterten Transport von Wasser und gelösten Stoffen, chemische Reaktionen im Inneren von Proteinen, Ligand-Protein-Wechselwirkungen, das Intraprotein-H-Bindungsnetzwerk und Membranfusionsereignisse analysieren und dabei z. B. die Elektrophysiologie und die synthetische Chemie nutzen. Die Ergebnisse werden den Weg für die Entwicklung personalisierter, gezielter Therapien und wirksamerer Arzneimittel und Impfstoffe durch verbesserte Bindung und Abgabe ebnen. Zu den biotechnologischen Anwendungen gehören künstliche Kanäle in biomimetischen Anwendungen.


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