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Unravelling the chemical-physical principles of life through minimal synthetic cellularity

Descrizione del progetto

Abilitare progressi nel campo dell’ingegneria cellulare sintetica

Le cellule sintetiche, strutture artificiali progettate per imitare le proprietà e le funzioni delle cellule naturali, dispongono del potenziale per fungere da potenti strumenti volti a studiare i processi cellulari, esplorare le origini della vita e sviluppare applicazioni nei settori della medicina, della biotecnologia e delle scienze ambientali; ciononostante, la creazione di queste cellule a partire da un insieme minimo di componenti è impegnativa. Il progetto MinSynCell, finanziato dal CER, si prefigge di risolvere questo problema esplorando il ruolo svolto dalla compartimentazione nelle cellule sintetiche con l’obiettivo di verificare l’ipotesi secondo cui la compartimentazione sintonizzerebbe le reazioni molecolari e coordinerebbe le reti. Le conoscenze generate contribuiranno alla costruzione di compartimenti sintetici minimi con comportamento autosostenuto, nonché a far progredire l’ingegneria cellulare sintetica.

Obiettivo

A grand challenge in bottom-up synthetic biology is to design and construct synthetic cells with life-like properties from a minimal number of parts. Achieving this goal would be a major engineering feat and enable an understanding of how living systems work from the perspective of physical chemistry. Towards this, we have exploited bottom-up approaches and generated new insights into the impact of compartmentalization on the thermodynamics and kinetics of incorporated enzyme reactions. Our findings that dynamic coacervation can ignite dormant enzyme reactions provides the conceptual framework for our plan to build sustained out-of-equilibrium synthetic cellular systems. In MinSyn, the aims are to: 1) Define how molecular reaction networks are tuned by compartmentalization. 2) Build minimal synthetic compartments with self-sustained, out-of-equilibrium behaviour. 3) Utilize communication to coordinate reaction networks within populations of cells. Together, these objectives test our overarching hypothesis that sustained out-of-equilibrium systems can be established by interconnecting three features: molecular reaction networks, compartmentalization and communication. Key to this endeavour is our unique combination of chemical, biochemical and
biophysical tools for quantitative characterization of synthetic cellular systems. We are primed to address the major engineering challenge of building sustained out-of-equilibrium synthetic cellular systems and to tackle a central problem in biological sciences: “How do biological cells and tissues sustain life from collections of non-living molecules?” Our interdisciplinary approach will provide novel tools to the community and represents a unique multidisciplinary approach that will ultimately define the chemico-physico parameters of life. This can lead to unprecedented opportunities to rationally engineer molecular systems which may supersede biological capabilities.

Campo scientifico (EuroSciVoc)

Parole chiave

Programma(i)

Argomento(i)

Meccanismo di finanziamento

HORIZON-ERC - HORIZON ERC Grants

Vedi tutti i progetti finanziati nell’ambito di questo schema di finanziamento

Invito a presentare proposte

(si apre in una nuova finestra) ERC-2022-COG

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Istituzione ospitante

UNIVERSITAT DES SAARLANDES
Contributo netto dell'UE
€ 1 974 661,06
Indirizzo
CAMPUS
66123 Saarbrucken
Germania
Regione
Saarland Saarland Regionalverband Saarbrücken
Tipo di attività
Higher or Secondary Education Establishments
Collegamenti
Costo totale
€ 1 974 661,06

Beneficiari (2)