PhD Projekt: Studien der Kernporen ähnlichen Permeabilitäts‐Eigenschaften von phasenseparierten, flüssigen FG-Nucleoporin-Kondensaten

Ihre Aufgaben

Der Kernporenkomplex (NPC) ist ein selbstorganisiertes Proteinsystem in Eukaryoten, das als Pförtner für den molekularen Transport zwischen dem Zellkern und dem Zytoplasma einer Zelle dient. Der metazoische NPC ist ein ~120-MDa-Komplex, der mehrere Kopien von ~30 verschiedenen Proteinen umfasst, die als Nukleoporine (Nups) bezeichnet werden. Der Komplex bildet eine fassartige Struktur von ~110 nm Breite und ~70 nm Höhe und umschließt einen ~30 nm breiten Kern, der als selektive Permeabilitätsbarriere fungiert. Diese Barriere umfasst ~11 verschiedene Nups mit Domänen, die reich an Phenylalanin (F) Glycin (G) oder FG-Wiederholungen wie FxFG, GLFG und FG-Motiven sind (im Folgenden als FG-Nups abgekürzt). FG-Nups sind auf molekularer Ebene eher ungeordnet, bilden jedoch im Kern des NPC kollektiv eine netzwerkartige Struktur, die durch attraktive nicht-kovalente Wechselwirkungen zwischen FG-Domänen, die sich an verschiedenen Molekülen befinden, zusammengehalten wird.
Die Permeabilitätsbarriere im NPC ist insofern einzigartig, als sie sich als passive Barriere mit einer „weichen“ Cutoff-Größe von ~4 nm für inaktive Molekularladung verhält. Durch die Bindung an spezielle Adapterproteine, die sogenannten Nuklearen Transportrezeptoren (NTRs), können Ladungen von bis zu ~36 nm durch das FG-Netzwerk gelangen. Aufgrund der Unmöglichkeit, die molekulare Architektur innerhalb der Barriere des NPC selbst zu visualisieren, ist die Art der passiven Selektivität und des erleichterten Transports umstritten. Es wurden verschiedene Mechanismen vorgeschlagen, die auf unterschiedlichen Hypothesen bezüglich des dynamischen Verhaltens der FG-Nups basieren. Im Mittelpunkt der Debatte steht die Frage, wie die NTRs mit FG-Nups interagieren, was dazu führt, dass NTR-gebundene Frachten um Größenordnungen schneller als ungebundene Frachten passieren können.

Das Projekt
Dieses Projekt zielt darauf ab, die Barriereeigenschaften der FG-Nup-Domänen zu untersuchen, indem Lösungen dieser Proteine ​​in vitro unter Verwendung einer speziellen mikrofluidischen Plattform untersucht werden, wobei die Flussrate und Konzentration von FG-Nups, NTRs und molekularer Ladung aktiv gesteuert werden kann. Wie viele intrinsisch ungeordnete Proteine ​​(IDPs) trennen sich FG-Nups in wässriger Lösung leicht in eine proteinreiche Phase, die in einer proteinfreien Matrixphase dispergiert ist. Beim Entmischen altern (versteifen) die FG-Nup-Domänen vermutlich aufgrund der FG-Netzwerkbildung. Durch Echtzeit-In-vitro-Untersuchungen der Dynamik der Phasentrennung und der Alterung, entweder mit oder ohne Anwesenheit von gezielt hinzugefügten NTRs, wollen wir den Mechanismus aufklären, der den selektiven Barriereeigenschaften innerhalb des NPS zugrunde liegt.
Die mikrofluidische Plattform wird in verschiedene Untersuchungsinstrumente integriert: optische Mikroskopie (zur Untersuchung von Entmischung und Alterung auf makroskopischer Ebene), In-Situ-Raman-Spektroskopie (zur Untersuchung submolekularer Wechselwirkungen und zur Abbildung der "chemischen Landschaft") und Mikrorheologie (zur Untersuchung von Viskositätstransienten sowie Gelbildung/Alterung). Das Projekt ist eine Kooperation zwischen dem Max-Planck-Institut für Polymerforschung (MPIP) und dem Institut für Molekularbiologie (IMB), beide mit Sitz in Mainz (Deutschland). An dem Projekt werden zwei Doktoranden zusammenarbeiten, einer an jedem Institut. Der Student am IMB wird für die Entwicklung der mikrofluidischen Plattform, der optischen Mikroskopie und der Proteinlösungen verantwortlich sein. Der Student am MPIP wird sich mit der Integration von In-Situ-Raman-Spektroskopie und Mikrorheologie beschäftigen. Parallel dazu führt der MPIP-Student die Modellierung und numerische Simulation der Entmischung und Alterung von FG-Nup in einem Strömungsfeld durch.

Ihr Qualifikationsprofil

Die Position
Die Position die wir anbieten, ist die bei MPIP. Wir suchen einen motivierten Studenten mit einem Hintergrund in Physikalischer Chemie, Biophysik oder ähnlichem, der motiviert ist, sowohl experimentell als auch computerunterstützt zu arbeiten. Erfahrung mit der Code-Entwicklung ist von Vorteil, aber kein Muss. Wir werden nur Kandidaten mit nachgewiesenen hervorragenden Bachelor- und Master-Noten berücksichtigen (Top 2%).

Wenn Sie sich für diese Stelle bewerben möchten, senden Sie bitte ein Bewerbungsschreiben und einen Lebenslauf per E-Mail an einen oder beide der folgenden Ansprechpartner bei MPIP:

Dr. Sapun Parekh (parekh@mpip-mainz.mpg.de); Tel. +1 512 232 3466
Dr. Jasper Michels (michels@mpip-mainz.mpg.de); Tel. +49 6131 379 607

Wir bieten

Wir bieten eine normales PhD Vertrag mit dem Max Planck Institüt für Polymerforschung.  Das Institüt ist sehr Internationales, mit mehr als 500 Leute, und wir haben Top Quälitat Forscher von Physik, Chemie, und Spektroskopie.

Kontakt für Bewerbungen

Wenn Sie sich für diese Stelle bewerben möchten, senden Sie bitte ein Bewerbungsschreiben und einen Lebenslauf per E-Mail an einen oder beide der folgenden Ansprechpartner bei MPIP:

Dr. Sapun Parekh (parekh@mpip-mainz.mpg.de); Tel. +1 512 232 3466
Dr. Jasper Michels (michels@mpip-mainz.mpg.de); Tel. +49 6131 379 607

Bitte beziehen Sie sich bei Ihrer Bewerbung auf jobvector

Über Max Planck Institute for Polymer Research

http://www.mpip-mainz.mpg.de/home/en

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