# Morphological Determinants of Intracellular Membrane Compartments

> **NIH NIH R35** · UNIVERSITY OF CALIFORNIA, SAN DIEGO · 2021 · $368,267

## Abstract

Project Summary/Abstract 
 
Eukaryotic cells organize their interior into a set of membrane-­enclosed compartments, referred to as organelles 
or the endomembrane system, that enable cell growth and viability. Each organelle exhibits a unique biochemical 
composition,  complex  dynamics,  and  a  distinct  morphology.  How  organelles  are  shaped,  how  their  shape  is 
linked to their functions, and how individual organelles engage in specific contacts are important open questions 
that are the focus of the proposed research. 
Understanding  of  the  spatial  organization  of  human  cells  is  currently  experiencing  a  revolution,  with  the 
realization that components of the cytoplasm can undergo a “liquid-­liquid” phase separation from the rest of the 
cytoplasm, forming dynamic and functionally specialized domains that lack any membrane. Our recent research 
raises the novel possibility that membrane-­containing organelles are structured by a two-­dimensional variation 
of  this  principle,  in  which  ‘rod-­like’  proteins  (‘golgins’  and  golgin-­like  proteins)  self-­assemble  into  lamellar  liquid 
geometries. We aim to test and develop this new organizing principle in context of the organization of the early 
secretory  pathway,  where  two  organelles,  the  ER  and  the  Golgi  stack,  form  a  ‘synapse-­like’  interface  that  is 
conserved across taxa. It is poorly understood how the spatial organization of the ER-­Golgi interface is achieved, 
and why this specific organization is required. It is also a mystery how this junction can exhibit structural integrity 
while resisting a high throughput of material, yet exhibit dynamic properties under specific regulatory cues.  
Our  goal  is  to  understand  the  mechanisms  that  establish  the  specific  morphology  of  the  ER-­Golgi  interface  in 
order to enable efficient processing and sorting of cargo within this space. Our motivating hypothesis is that this 
interface  represents  a  dynamic  membrane  contact  site  organized  by  local  phase  separation  proteins.  We  will 
employ a ‘bottom-­up’ approach in which we purify individual components to homogeneity and probe them in a 
model  membrane  environment,  seeking  out  the  minimal  components  and  mechanisms  needed  to  reconstitute 
morphology  and  function.  We  will  complement  this  approach  with  super-­resolution  and  electron  microscopy, 
genetic  perturbations  and  functional  assays  in  both  human  cell  lines  and  in  the  model  organism  C.  elegans. 
Through  this  dual  strategy,  we  expect  to  elucidate  the  principles  by  which  the  ER-­Golgi  interface  is  formed, 
maintained, and how its spatial organization impacts cellullar functions.

## Key facts

- **NIH application ID:** 10269587
- **Project number:** 1R35GM142433-01
- **Recipient organization:** UNIVERSITY OF CALIFORNIA, SAN DIEGO
- **Principal Investigator:** Andreas Max Ernst
- **Activity code:** R35 (R01, R21, SBIR, etc.)
- **Funding institute:** NIH
- **Fiscal year:** 2021
- **Award amount:** $368,267
- **Award type:** 1
- **Project period:** 2021-08-01 → 2026-07-31

## Primary source

NIH RePORTER: https://reporter.nih.gov/project-details/10269587

## Citation

> US National Institutes of Health, RePORTER application 10269587, Morphological Determinants of Intracellular Membrane Compartments (1R35GM142433-01). Retrieved via AI Analytics 2026-05-26 from https://api.ai-analytics.org/grant/nih/10269587. Licensed CC0.

---

*[NIH grants dataset](/datasets/nih-grants) · CC0 1.0*