Molecular dynamics simulations of transport selectivity in native and artificial nuclear pore complexes
| Promotie: | Dhr. H.W. (Henry) de Vries |
| Wanneer: | 03 maart 2025 |
| Aanvang: | 11:00 |
| Promotors: | prof. dr. ir. P.R. (Patrick) Onck, prof. dr. ir. E. (Erik) van der Giessen |
| Waar: | Academiegebouw RUG |
| Faculteit: | Science and Engineering |
Simulaties van transportselectiviteit in kernporiën
Het is van levensbelang dat eukaryote cellen de regie behouden over het verkeer van moleculen van en naar de celkern, omdat daar het genetische materiaal (DNA) opgeslagen ligt. Deze functie wordt vervuld door openingen in het kernmembraan, die kernporiën worden genoemd. Kernporiën bestaan uit honderden eiwitten: deze vormen een ringvormige structuur, aan binnenzijde bekleed met zeer flexibele eiwitten (FG-Nups). Kleine moleculen kunnen vrij langs de FG-Nups bewegen, maar grotere moleculen moeten vergezeld zijn door een transporteiwit om de celkern te bereiken of verlaten. Er is nog geen consensus bereikt over de precieze mechanismen achter deze selectiviteit.
In zijn proefschrift biedt Henry de Vries nieuwe inzichten in de transportselectiviteit van kernporiën door middel van moleculaire dynamica (MD) simulaties. De Vries richtte zich onder andere op (simulaties van) kunstmatige kernporiën, die te maken zijn door nanoporiën te bekleden met FG-Nups, en die zich makkelijker experimenteel laten bestuderen dan echte kernporiën. De berekeningen bieden nieuwe verklaringen voor het bestaan van snel en langzaam bewegende populaties van transporteiwitten en hoe deze eiwitten zich verdelen wanneer tussen de FG-Nups. Daarnaast laten simulaties van zelfontworpen FG-Nups zien hoe de aminozuursequentie van FG-Nups een kritieke rol speelt in de totstandkoming van transportselectiviteit.
Tevens omschrijft De Vries een computermodel van een kernporie van een gistcel en methodes om dit model uit te breiden met alle relevante transporteiwitten. Tenslotte brengt hij alle bevindingen bij elkaar in een consensusmechanisme voor transportselectiviteit en aanbevelingen voor vervolgonderzoek, waar ontwikkelingen in nanoporietechnologie en AI een belangrijke rol spelen.
Zie ook: Kunstmatige porie laat selectief transport celkern zien
Henry de Vries voerde zijn onderzoek uit bij het Zernike Institute for Advanced Materials, afdeling Micromechanica, met financiering van FOM. Hij is inmiddels werkzaam als Onderzoeker electron-optica bij ASML.