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Exploring the molecular grammar of IDP assembly and condensation at ultra-high throughput

Projektbeschreibung

Die Geheimnisse intrinsisch ungeordneter Proteine enträtseln

Intrinsisch ungeordnete Proteine haben keine stabile, klar definierte dreidimensionale Struktur und nehmen mehrere Konfigurationen an, die oftmals ein hohes Maß an Flexibilität aufweisen. Außerdem erfüllen intrinsisch ungeordnete Proteine eine Reihe wichtiger biologischer Funktionen, z. B. bei der Signalübertragung, Transkription und Zellteilung. Trotz ihrer Bedeutung galten intrinsisch ungeordnete Proteine in der Proteinforschung lange Zeit als ein Rätsel. Das vom Europäischen Forschungsrat finanzierte Projekt EMMA will dieses Geheimnis lüften. Mithilfe modernster experimenteller Biophysik, Algorithmen des maschinellen Lernens und molekularer Simulationen strebt EMMA an, ein quantitatives Verständnis dafür zu entwickeln, wie die Struktur und die Interaktionen von intrinsisch ungeordneten Proteinen durch deren Aminosäuresequenz definiert sind. Dabei soll eine neuartige experimentelle Strategie entwickelt werden, die eine gleichzeitige Untersuchung des Verhaltens von Millionen Aminosäuresequenzen ermöglicht.

Ziel

The last years have seen unprecedented breakthroughs in protein structural biology, with the resolution revolution in cryo-electron microscopy and the release of AlphaFold. The combination of advanced experimental structural biology, machine learning algorithms and molecular simulations has put the fully quantitative description of how the structure and interactions of folded proteins are defined by their amino acid sequence within close reach.
This leaves us with a final frontier in protein science, namely to achieve a similar level of understanding for intrinsically disordered proteins (IDPs). The energy landscapes of IDPs often comprise a multitude of nearly isoenergetic states, that include assembled forms, such as amyloid fibrils and liquid condensate droplets.
Much effort has been spent in order to achieve an understanding of the molecular grammar of IDP assembly and condensation, i.e. how amino acid sequence defines both kinetics and thermodynamics of these processes. Current state of the art is to evaluate a few dozens of sequence perturbations quantitatively in vitro.
In EMMA, I propose to develop a fundamentally new approach that will ultimately allow to improve on current methods by more than 8 orders of magnitude. This ground-breaking improvement will be achieved by exploiting the power of mRNA display, in which the biophysical behavior of each individual sequence within large libraries of protein-mRNA constructs can be evaluated in a “one pot” reaction. We will combine quantitative screening of the energetics of liquid condensate droplet formation of up to 10^10 sequences by mRNA display with a multiparametric biophysical toolbox that allows the key thermodynamic and kinetic parameters of binding and assembly to be evaluated for thousands of selected sequence variants.
EMMA will transform our ability to probe the mechanisms and interrelationships of the interactions and assembly processes that define IDP function and disease-related malfunction.

Wissenschaftliches Gebiet (EuroSciVoc)

Schlüsselbegriffe

Programm/Programme

Thema/Themen

Finanzierungsplan

HORIZON-ERC - HORIZON ERC Grants

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Aufforderung zur Vorschlagseinreichung

(öffnet in neuem Fenster) ERC-2022-COG

Alle im Rahmen dieser Aufforderung zur Einreichung von Vorschlägen finanzierten Projekte anzeigen

Gastgebende Einrichtung

DANMARKS TEKNISKE UNIVERSITET
Netto-EU-Beitrag
€ 1 995 554,00
Adresse
ANKER ENGELUNDS VEJ 101
2800 Kongens Lyngby
Dänemark
Region
Danmark Hovedstaden Københavns omegn
Aktivitätstyp
Higher or Secondary Education Establishments
Links
Gesamtkosten
€ 1 995 554,00

Begünstigte (1)