המחקר במעבדה עוסק בהבנת התכונות והפעילות הקולקטיבית של צברי ביומולקולות דינמיים ובהשפעתן על הפיסיולוגיה התאית ועל התפתחות מחלות. דגש מיוחד מוקדש לתת קבוצה של חלבונים חסרי מבנה (intrinsically disordered proteins) המסוגלים לקדם באופן עצמאי הפרדת פאזות מיימיות. תהליך פיסיקוכימי זה משמש את התא ליצירת אברונים בעלי הרכב ביומולקולארי ותפקיד מוגדרים אך ללא שימוש בממברנה היקפית, מה שמאפשר התהוות ופירוק ספונטניים ומהירים כתגובה לשינויים בסביבה התאית. תהליך זה משנה את האופן שבו אנו מבינים את הביולוגיה של התא ומהווה עקרון בסיסי ליצירת סדר דינמי בתכולה התאית ולוויסות פעילויות ביוכימיות מורכבות, החל משעתוק, ביוסנטזה של קומפלקסים מולקולארים, ושינוע ביומולוקלות ועד לתיקון נזקים גנטיים, ארגון מרחבי של הגנום והעברת סיגנלים.
עוד נראה שכשהבקרה על הפרדת הפאזות יוצאת משליטה עקב מוטציות או סיגנלים חוץ ופנים תאיים, אותן אבני בניין ביולוגיות המקדמות היווצרות פאזות נוזליות נוטות ליצור אגרגטים בלתי מסיסים המהווים סימן היכר למספר רב של מחלות נוירו-דגנרטיביות. אלו כוללות אלצהיימר, פרקינסון ו ALS אשר הטריגר ומנגנון הופעת האגרגטים הפתולוגים האופיניים להן אינו ברור.
הפרדת פאזות נוזליות וטרנספורמציה אגרגטיבית של פולימרים מהווים בבסיסם תהליכים פיזיקו-כימיים הדורשים כלי מחקר כמותיים וסביבה נשלטת. על מנת לחקור תהליכים אלו בסביבה חיה דרושים כלים ושיטות שונים מאלו של הביולוגיה הקלאסית, כאלו שיאפשרו שליטה ברמת האברון וחקר הכוחות המניעים את התארגנותם העצמית. המחקר שלנו מתרכז בפיתוח פלטפורמות סינטטיות חדשניות לחקר ולהנדסת גופיפים נוזליים תוך תאיים ולמיפוי ושליטה על מעברי פאזה ביולוגיים לצורך הבנת המנגנונים הבסיסים שמכתיבים את פעילותם הפיסיולוגית ואת אי-תפקודם במחלות. בנוסף, ניצול היכולת של גופיפים אלו לחוש, לעבד, ולהגיב במהירות לסיגנלים סביבתיים מעניקה להם יתרונות אבולוציוניים משמעותיים בעלי פוטנציאל רב לשימושים ביוטכנולוגיים, ביו-רפואיים ותראפויטיים אותם המחקר במעבדה שואף לקדם.
למידע נוסף: http://danbracha.weebly.com
