תאים ואברונים תוך-תאיים עטופים בממברנות שעוביין מספר ננומטרים המורכבות מדו-שכבה שומנית, כלומר מערך של מולקולות פוספוליפידים (קבוצה גדולה של תרכובות אורגניות). על פני שטחה של הדו-שכבה השומנית, או לחילופין בליבתה ההידרופובית ("שונאת מים"), מעוגנים חלבונים – המעניקים לממברנה חלק ניכר מתפקודה. תכונה חשובה של מרבית הממברנות התוך-תאיות היא יכולתן לאמץ צורות מורכבות החיוניות לתפקוד הפיזיולוגי של האברונים שהן עוטפות. הדוגמאות החשובות ביותר הן של אברונים חיוניים כמו הרשתית התוך-פלזמית, קומפלקס גולג'י ומיטוכונדריה. בגלל החשיבות הרבה של שינויי הצורות של הממברנות התוך-תאיות לתפקוד הביולוגי של האברונים הללו, הניסיונות להסביר את המנגנון הפיזיקלי של תהליכים אלו הפכו לאחד התחומים החמים ביותר במחקר הבינתחומי שעוסק בביולוגיה מבנית של התא ובפיזיקה של חומר רך של ממברנות שומניות. בעוד שהולכים ומתבררים חלק מהעקרונות הפיזיקליים הכללים אשר קובעים את הייצור של עקמומיות הממברנות ושל מיזוג וכרִיתָת הממברנות, ההבנה של תפקוד החלבונים בתהליכים האלה המתרחשים במערכות תוך-תאיות ספציפיות עדיין חסרה. המטרה של פרויקט זה הייתה להבין את המנגנונים שיוצרים ומחזיקים את הארכיטקטורה של אחד מהאברונים החשובים ביותר, הרשתית התוך-פלזמית. לשם כך ניתחנו את המנגנון של ייצור העקמומיות הממברנלית באמצעות החדירה השטחית של מתחמי חלבון לממברנה. בנוסף חקרנו את המנגנון המבוסס על התקשרות של פיגומים חלבונים על פני הממברנה. בעזרת סימולציות ממוחשבות, חקרנו את האינטראקציה בתיווך הממברנה בין חלבונים או צבירי חלבונים שמייצגים פיגומים ממברנליים והתייחסנו כמותית למקרה ספציפי שבו הפרמטרים הגיאומטריים של הפיגומים מאפיינים את המתחם החלבוני BAR, אשר חיוני לעיצוב הממברנה בתהליך הבליעה התאית (אנדוציטוזה). ביצענו חישוב מפורט של היצירה של הקצוות העקומים של יריעות הרשתית התוך-פלזמית, והצענו מנגנון שמתאר מערום של יריעות רשתית תוך-פלזמית. התוצאות שלנו מראות כי מערום יריעות הרשתית התוך-פלזמית הוא למעשה מערכת של ממברנה רציפה המחוברת על ידי משטחים מעוקמים עם קצוות סליליים עם כיווניות שמאלית או ימנית. המבנה התלת-ממדי של מערומי רשתית תוך-פלזמית צפופים דומה לחניון רב קומות, כאשר מפלסים שונים מחוברים על ידי רמפות סליליות. אנו מייחסים חשיבות רבה לתוצאות עתידיות נוספות שירחיבו את הבנת המנגנונים שעומדים בבסיס פעולתם של חלבונים מעצבי רשתית תוך-פלזמית, שחיוניים עבור תפקוד התא בחולי ובבריאות. אנו מקווים שהמחקר יעזור בהבנה של המנגנון הכללי העומד בבסיס התהוות הצורה והדינמיקה של מגוון אברונים תוך-תאיים ובכללם במיטוכונדריה ובקומפלקס גולג'י.