NSF-ANR: ENCOMBREMENT CELLULAIRE ET CONDENSATION SOUS CISAILLEMENT – CondFlow

Aperçu. Les environnements cellulaires sont caractérisés par des solutions hautement concentrées de biomolécules où les interactions sont inévitables. La plupart de ces interactions sont transitoires et non spécifiques, mais elles peuvent néanmoins conduire à des processus de regroupement, condensation et agrégation. Dans ce projet, l'accent est mis sur l'examen de l'effet du flux de cisaillement sur de tels processus en tant que nouvelle dimension pour comprendre le comportement des biomolécules dans des environnements biologiques réalistes. Le flux de cisaillement est présent dans les cellules biologiques et devrait moduler les interactions transitoires et la condensation et potentiellement faciliter l'agrégation. L'approche adoptée ici implique une intégration étroite entre les expériences et les simulations informatiques.

Mérite intellectuel : les interactions transitoires entre les macromolécules biologiques dans des solutions concentrés sont basées sur différents systèmes modèles : des solutions concentrées de protéines globulaires pour étudier le regroupement transitoire sans condensation, des mélanges peptide-ARN pour étudier la condensation et des peptides intrinsèquement désordonnés hautement dynamiques pour examiner diffusion intermoléculaire dans des environnements surpeuplés et condensés. Les expériences reposent principalement sur des techniques de spectroscopie à l'échelle nanométrique et de microscopie à l'échelle du micron, tandis que les simulations numériques impliquent une approche hautement multi-échelle afin de faire le pont entre les échelles moléculaire et cellulaire et d'atteindre des échelles de temps biologiquement pertinentes. La recherche proposée bénéficie de la synergie d'une collaboration internationale entre des groupes américains et français pour combiner une expertise complémentaire avec des expériences pour caractériser les interactions protéiques dans des conditions à repos et dans des conditions d'écoulement, et des simulations à grande échelle de systèmes surpeuplés, y compris une expertise unique dans la modélisation de l'effet hydrodynamique sur les protéines.

Impacts et rayonnement : L'impact des activités de recherche est renforcé par un certain nombre d'activités : La participation des étudiants de premier cycle et des cycles supérieurs à la recherche hautement interdisciplinaire est un élément central avec un fort accent sur le recrutement et le soutien continus des femmes et des minorités sous-représentées dans la recherche biophysique . Le développement d'un nouveau programme de physique destiné aux étudiants en sciences de la vie est un autre axe visant à rendre l'enseignement de la physique plus pertinent pour les sujets de biologie. Dans une autre direction, un volet de sensibilisation du public est développé où des démonstrations physiques sont combinées à des simulations informatiques pour illustrer le concept abstrait de diffusion via des interactions de particules dans le contexte de la biologie. Enfin, la collaboration internationale ajoute des opportunités de change pour les participants au projet.