UK flag Summary - English version

Living things are made up of cells, and cells rely on membranes to create internal micro-environments and to protect them from the outside world. Whilst the biological membranes that form these barriers are incredibly complex and diverse in nature, they are generally characterised by a bilayer composed of many different lipids that is studded with many proteins.

Cells must normally replenish and renew their membranes, and a key part of this process is the insertion, or stitching, of new proteins into the lipid bilayer. The insertion of membrane proteins into an existing membrane structure is a complex and multifaceted process that typically relies on several biological machines. A major objective of our network is to understand the molecular mechanisms that underlie the insertion into the lipid bilayer of a particular class of important membrane proteins, known as tail-anchored membrane proteins (TAMP). These proteins are crucial for the function, dynamics and maintenance of cellular compartments and thus for the fate of the whole cell.

It is also possible to create artificial, lipid only, membranes; and these so called “liposomes” can be used by the pharmaceutical industry for drug delivery. Whilst liposomes are comparatively straightforward to make, the incorporation of potentially useful proteins into their membranes has proved more complex. We intend to exploit the special characteristics of tail-anchored proteins and combine it with our expertise in liposome technology in order to create a simple method for modifying artificial membranes so that specific biologically active proteins can be efficiently incorporated into them.

In summary, the TAMPting network will elucidate basic cellular processes while exploring the use of tail-anchored proteins in therapeutic applications.

German flag +/- German version

Lebewesen bestehen aus Zellen und Zellen verwenden Membranen, um interne Reaktionsräume (Kompartimente) zu schaffen und um sich vor der Umwelt zu schützen. Die biologischen Membranen, die diesen zellulären Barrieren zugrunde liegen, sind ungeheuer komplex und vielfältig. Im Allgemeinen bestehen sie aus einer Lipiddoppelschicht, die aus einer Vielzahl unterschiedlicher Lipidmoleküle und zusätzlich vielen Proteinen gebildet wird.

Zellen müssen ihre Membranen immer wieder neu aufbauen und bestücken. Ein wesentlicher Vorgang dabei ist der Einbau bzw. das Einfädeln von neuen Proteinen in die Lipiddoppelschicht. Der Einbau von Membranproteinen in eine bestehende Membranstruktur ist ein komplexer Prozess mit vielen Facetten, der typischerweise verschiedene biologische ‘Maschinerien’ benötigt. Ein wesentliches Ziel unseres Netzwerkes besteht darin, die molekularen Mechanismen zu verstehen, die dem Einbau einer besonderen und wichtigen Klasse von Membranproteinen, den sogennanten C-terminal verankerten Membranproteinen (tail-anchored membrane proteins; TAMP), zugrunde liegen. Diese Proteine sind von zentraler Bedeutung für die Funktion, Dynamik und den Erhalt zellulärer Kompartimente und damit für das Schicksal der ganzen Zelle.

Es ist auch möglich, künstliche, nur aus Lipiden bestehende Membranen zu erzeugen; diese sogenannten ‘Liposomen’ können von der Pharmaindustrie für die Verabreichung von Arzneimitteln verwendet werden. Liposomen sind allein aus Lipiden verhältnismäßig einfach herzustellen, der Einbau von potenziell wirksamen Proteinen in ihre Membranen ist dagegen komplizierter. Wir beabsichtigen, unseren Einblick in die speziellen Eigenschaften der C-terminal verankerten Membranproteine und unsere Erfahrung mit der Herstellung von Liposomen zu nutzen, um eine einfache Methode zu etablieren, mit der künstliche Membranen so modifiziert werden können, dass spezifische, biologisch aktive Proteine effizient in sie eingebaut werden können.

Zusammengefasst wird das TAMPting-Netzwerk grundlegende zelluläre Prozesse aufklären und gleichzeitig die Möglichkeiten ausloten, C-terminal verankerten Membranproteine zu therapeutischen Zwecken einzusetzen.

Italian flag +/- Italian version

Tutti gli esseri viventi sono costituiti da cellule che, per vivere, richiedono membrane; queste proteggono le cellule dall’ambiente esterno e delimitano e creano micro-ambienti all’interno delle cellule stesse. Le membrane biologiche che formano queste barriere sono incredibilmente complesse e diversificate ma condividono un piano costruttivo simile, basato su un doppio strato di lipidi nel quale sono intercalate molte diverse proteine.

Le cellule devono costantemente accrescere e rinnovare le loro membrane; una parte “clou” di questo processo è l’inserzione di nuove proteine in doppi strati lipidici pre-esistenti. Questo fenomeno complesso e sfaccettato può avvenire grazie alla presenza nelle cellule di veri e proprio “macchinari” biologici. Uno degli obiettivi principali della nostra rete scientifica è quello di comprendere I meccanismi molecolari responsabili per l’inserzione nel doppio strato lipidico di una particolare classe di proteine di membrana, conosciute come proteine di membrana ancorate con la coda (“tail-anchored membrane proteins”, acronimo TAMP). Queste proteine sono fondamentali per la funzione, per le dinamiche e per il mantenimento dei compartimenti cellulari e quindi per il destino della cellula intera.

E’ anche possibile creare membrane artificiali, costituite solamente di lipidi; sferette delimitate da queste membrane artificiali, conosciute col nome “liposomi” possono essere utilizzate dall’industria farmaceutica per incapsulare farmaci, con lo scopo di garantire una più efficiente consegna del farmaco all’organo bersaglio del paziente (“drug delivery”). Mentre è relativamente semplice produrre liposomi, l’incorporazione nella membrana artificiale di proteine potenzialmente utili si è rivelata più difficile. I partner di questa rete scientifica sfrutteranno le particolari caratteristiche delle proteine “tail-anchored”, in combinazione con la loro expertise nella tecnologia dei liposomi, per creare un metodo semplice di modificazione delle membrane artificiali che permetterà l’efficiente integrazione di specifiche proteine biologicamente attive.

Riassumendo, la rete scientifica TAMPting chiarirà processi cellulari di base e, in parallelo, esplorerà l’utilizzo di proteine “tail-anchored” per applicazioni terapeutiche.

Spanish flag +/- Spanish version

Todas las cosas vivas están formadas por células, y las células usan membranas para crear microambientes internos y para protegerlas del mundo exterior. Aunque las membranas biológicas que formas estas barreras son increíblemente complejas y diversas en la naturaleza, estas membranas están generalmente caracterizadas por una bicapa compuesta de mucho lípidos diferentes en la que tienen insertadas muchas proteínas.

Las células deben normalmente reponer y renovar sus membranas, y una parte fundamental de este proceso es la inserción, o “cosido”, de nuevas proteínas a la bicapa lipídica. La inserción de proteínas de membrana en estructuras membranosas existentes es un proceso complejo y multifacético que normalmente depende de varias máquinas biológicas. Un objetivo principal de nuestra red es entender los mecanismos moleculares que son la base de la inserción de importantes proteínas de membrana en la bicapa lipídica, conocidas como proteínas de membrana ancladas por la cola (TAMP, acrónimo del inglés “tail-anchored membrane proteins). Estas proteínas son cruciales para la función, dinámica y el mantenimiento de los compartimentos celulares y por consiguiente del destino de la célula entera.

Es también posible crear membranas artificiales, con solo lípidos; y estos llamados “liposomas” se pueden usar en las industrias farmacéuticas como administración dirigida de medicamento. A pesar de que los liposomas con comparativamente fácil de hacer, la incorporación de proteínas potencialmente útiles ha resultado más complejo. Pretendemos explotar las características especiales de las proteínas “tail-anchored” y combinarlas con nuestra reconocida experiencia en la tecnológica de los liposomas que permitirá la eficiente integración de proteínas biológicamente activas.

En resumen, la red científica TAMPting esclarecerá los procesos celulares básicos mientras explora el uso de las proteínas ancladas por la cola en aplicaciones terapéuticas.