Serena Maria Arghittu aus der Forschungsgruppe von FIAS-Senior-Fellow Roberto Covino verteidigte im März erfolgreich ihre Doktorarbeit. In ihrer Arbeit „Selbstregulierungsmechanismen von Proteinen an der Zelloberfläche“ untersuchte sie, wie sich Proteine an der Zelloberfläche selbstständig an ihre lokale Umgebung anpassen – eine grundlegende Frage der Zellbiologie, die Aufschluss darüber gibt, wie Zellen in komplexen Umgebungen eine robuste und präzise Signalübertragung gewährleisten.

Durch die Kombination von Molekulardynamik-Simulationen, grobkörniger Modellierung und Deep-Learning-Ansätzen untersuchte Arghittu, wie Glykosylierung, Membranzusammensetzung und molekulare Wechselwirkungen das Verhalten von Proteinen auf verschiedenen Skalen beeinflussen. Ihre Arbeit verband detaillierte molekulare Mechanismen mit einer umfassenderen Sichtweise auf die Plasmamembran als aktive regulatorische Matrix, nicht als passive Grenze.    

Schwerpunkt der Dissertation war der menschliche MET-Rezeptor, ein wichtiger Regulator des Zellwachstums und der Zellbewegung. Mithilfe atomistischer Simulationen zeigte Arghittu, dass N-Glykane nicht nur dekorative Oberflächenmodifikationen sind, sondern aktive strukturelle Regulatoren. Sie bilden vorübergehende Brücken zwischen Domänen, schränken die Konformationsflexibilität ein, stabilisieren Zustände, die zur Ligandenbindung fähig sind, und tragen dazu bei, unerwünschte Wechselwirkungen zu verhindern. Ihre Ergebnisse deuten ferner darauf hin, dass Glykan-Wechselwirkungen die Rezeptorkonformation mit der Membranorganisation koppeln können, was die Glykosylierung als eine intrinsische Regulationsebene an der Zelloberfläche offenbart.  

Zudem untersuchte sie in ihrer Dissertation auch adaptive Mechanismen in minimalen Zellen anhand des Lipidtransporters P116 und stellte TomoSBI vor, ein simulationsbasiertes Inferenz-Framework für die Kryo-Elektronentomographie. Zusammen weisen diese Studien auf ein einheitliches Prinzip hin: Biologische Systeme erreichen Resilienz durch in sich geschlossene adaptive Mechanismen, die es ihnen ermöglichen, spezifisch und flexibel auf ihre Umgebung zu reagieren.   

Arghittus Arbeit bietet somit eine dynamische Sicht auf die Zelloberfläche – nicht einfach als Ort, an dem Signale ankommen, sondern als aktive und sich selbst regulierende Schnittstelle, die mitbestimmt, wie diese Signale empfangen und interpretiert werden.