Thermodynamics of synthetic biological circuits

Información del proyecto

TSBC

Identificador del acuerdo de subvención: 101064626

DOI

10.3030/101064626

Proyecto cerrado

Fecha de la firma de la CE 28 Noviembre 2022

Fecha de inicio 1 Enero 2023

Fecha de finalización 31 Diciembre 2024

Financiado con arreglo a

• Marie Skłodowska-Curie Actions (MSCA)

Coste total

Sin datos

Aportación de la UE

€ 230 774,40

Coordinado por

KOBENHAVNS UNIVERSITET
Denmark

Descripción del proyecto

Mejora del rendimiento termodinámico de los sistemas biológicos sintéticos

La biología sintética combina disciplinas de ingeniería para generar sistemas biológicos novedosos, como sensores que pueden aplicarse en los ámbitos biomédico y biotecnológico. Estudiar en detalle estos sistemas sin células resulta fundamental para su futura optimización y diseño. El equipo del proyecto TSBC, financiado por las acciones Marie Skłodowska-Curie, se centra en cómo la temperatura, la composición y otros factores afectan a la termodinámica de los sistemas biológicos sintéticos. Para ello, desglosará los circuitos complejos en módulos específicos para comprender sus propiedades termodinámicas. Estos conocimientos se utilizarán para optimizar la termodinámica de importantes circuitos biológicos. El principal objetivo es mejorar el rendimiento termodinámico de estos sistemas y su potencial.

Objetivo

The goal of this project will be to create a general theoretical framework to study the non-equilibrium thermodynamics of biological systems with particular focus on synthetic circuits in cell-free environments. To do this, we will rely on the recently developed theory of stochastic thermodynamics, which makes it possible to study the fluctuating thermodynamics of small-scaled systems arbitrary far from equilibrium.

Firstly, we will construct a framework to determine the thermodynamic performance of any given synthetic biological circuits. This can be done by breaking the complicated circuits up into specific modules and derive general expressions for the thermodynamic properties of these individual modules. We will first look at cell-free translation-free nucleic-acid networks, and subsequently extend the results to transcription-translation systems and cellular implementations.Secondly this framework will be used to optimize the thermodynamic performance of some of the most important biologically relevant circuits. We will first focus on simple network motives such as toggle-switches and oscillators, where we will study the optimal network structures leading to the correct behaviour. Subsequently, we will move to more complicated systems such as molecular amplifiers and absolute concentration robust sensors, where we will look at optimal designs, but also derive general trade-off relations between dissipation and robustness.

We expect that our results will lead to new design principles for synthetic circuits and give a better understanding of what can and cannot be done using these synthetic networks, but we also believe that our results will lead to a better understanding of the motives behind the evolution of real gene-regulatory networks.

Ámbito científico (EuroSciVoc)

• ciencias naturales › ciencias físicas › termodinámica
• ingeniería y tecnología › ingeniería eléctrica, ingeniería electrónica, ingeniería de la información › ingeniería electrónica › sensores

Palabras clave

• stochastic thermodynamics

Programa(s)

• HORIZON.1.2 - Marie Skłodowska-Curie Actions (MSCA) PROGRAMA PRINCIPAL
  

Tema(s)

• HORIZON-MSCA-2021-PF-01-01 - MSCA Postdoctoral Fellowships 2021
  

Régimen de financiación

HORIZON-TMA-MSCA-PF-EF - HORIZON TMA MSCA Postdoctoral Fellowships - European Fellowships

Convocatoria de propuestas

HORIZON-MSCA-2021-PF-01

Coordinador

KOBENHAVNS UNIVERSITET

• Aportación neta de la UEn: € 230 774,40
• Dirección: NORREGADE 10 ; 1165 KOBENHAVN ; Dinamarca
• Región: Danmark › Hovedstaden › Byen København
• Tipo de actividad: Higher or Secondary Education Establishments
• Coste total: Sin datos