Projektbeschreibung
Intelligente datengesteuerte Verfahren modellieren Funktionsweise biologischer Moleküle
Biologische Motoren wie V1Vo-ATPase sind molekulare Maschinen, die in lebenden Zellen zu finden sind und mit bemerkenswerter Effizienz chemische Energie in mechanische Arbeit umwandeln. Das Verständnis des atomaren Bildes ihrer Millisekunden-Übergänge zwischen funktionalen Zuständen ist jedoch aufgrund begrenzter Rechenleistung schwierig. Das Team des ERC-finanzierten Projekts MilliInMicro schlägt einen ganzheitlichen Ansatz vor, um eine Brücke von Simulationen im Mikrosekundenbereich zu biologischen Prozessen im Millisekundenbereich zu schlagen. Die Forschenden werden datengesteuerte Verfahren einsetzen, um mithilfe fortgeschrittener Algorithmen zur Kartierung von Freienergiepfaden wichtige Reaktionskoordinaten zu bestimmen. Sie werden außerdem den Prozess der Erkundung dieser Wege unter Einsatz modernster Verfahren beschleunigen, die komplexe Energielandschaften viel schneller als bestehende Methoden abbilden. Die Ergebnisse des Projekts könnten Aufschluss über die Auswirkungen krankheitsverursachender Mutationen geben und als Leitfaden für die Entwicklung künstlicher Zellen dienen.
Ziel
Complete understanding of how complex biological objects operate and fulfill their cellular role requires at its core a detailed picture of the millisecond (ms) conformational transitions between functional states. Computational investigation of such ms–events is thwarted by our difficulty—and often impossibility—to identify and sample efficiently the relevant degrees of freedom at play, as well as the current limitation of all-atom molecular dynamics to the microsecond (μs) timescale on common computer architectures. Guided by concrete biological questions that experiment alone has hitherto proven unable to address, we propose a holistic approach to bridge affordable μs–computer simulations and ms–biological processes without the aid of a special-purpose supercomputer. To meet this grand theoretical challenge, we will associate two powerful developments to make the quantum leap, and open a breadth of applications, scaling up to very large biological objects, so far inaccessible to μs–timescale computer simulations. First, we will determine the reaction coordinate in an unprecedented combination of data- driven discovery of collective variables and advanced algorithms to find the minimum free-energy pathway that connects the end states of the conformational transition. Second, we will accelerate sampling along this pathway by associating ergodic schemes to a novel approach that maps complex free-energy landscapes significantly faster than its competitors. We will apply this methodology to a V1Vo–ATPase, a complete ATP–driven biological motor that converts over the ms–timescale the chemical energy of ATP hydrolysis into mechanical work, with minimalist dissipation. Beyond illuminating the allosteric pathways that underlie the conformational transition, atomic-level description of the rotary-catalysis milestones will shed new light on the effects of pathological mutations altering ATP activity, while helping engineer artificial cells with accelerated ATP turnover.
Wissenschaftliches Gebiet (EuroSciVoc)
CORDIS klassifiziert Projekte mit EuroSciVoc, einer mehrsprachigen Taxonomie der Wissenschaftsbereiche, durch einen halbautomatischen Prozess, der auf Verfahren der Verarbeitung natürlicher Sprache beruht. Siehe: Das European Science Vocabulary.
CORDIS klassifiziert Projekte mit EuroSciVoc, einer mehrsprachigen Taxonomie der Wissenschaftsbereiche, durch einen halbautomatischen Prozess, der auf Verfahren der Verarbeitung natürlicher Sprache beruht. Siehe: Das European Science Vocabulary.
- Naturwissenschaften Biowissenschaften Genetik Mutation
- Technik und Technologie Elektrotechnik, Elektronik, Informationstechnik Elektrotechnik Hardware Supercomputer
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Schlüsselbegriffe
Schlüsselbegriffe des Projekts, wie vom Projektkoordinator angegeben. Nicht zu verwechseln mit der EuroSciVoc-Taxonomie (Wissenschaftliches Gebiet).
Schlüsselbegriffe des Projekts, wie vom Projektkoordinator angegeben. Nicht zu verwechseln mit der EuroSciVoc-Taxonomie (Wissenschaftliches Gebiet).
Programm/Programme
Mehrjährige Finanzierungsprogramme, in denen die Prioritäten der EU für Forschung und Innovation festgelegt sind.
Mehrjährige Finanzierungsprogramme, in denen die Prioritäten der EU für Forschung und Innovation festgelegt sind.
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HORIZON.1.1 - European Research Council (ERC)
HAUPTPROGRAMM
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Thema/Themen
Aufforderungen zur Einreichung von Vorschlägen sind nach Themen gegliedert. Ein Thema definiert einen bestimmten Bereich oder ein Gebiet, zu dem Vorschläge eingereicht werden können. Die Beschreibung eines Themas umfasst seinen spezifischen Umfang und die erwarteten Auswirkungen des finanzierten Projekts.
Aufforderungen zur Einreichung von Vorschlägen sind nach Themen gegliedert. Ein Thema definiert einen bestimmten Bereich oder ein Gebiet, zu dem Vorschläge eingereicht werden können. Die Beschreibung eines Themas umfasst seinen spezifischen Umfang und die erwarteten Auswirkungen des finanzierten Projekts.
Finanzierungsplan
Finanzierungsregelung (oder „Art der Maßnahme“) innerhalb eines Programms mit gemeinsamen Merkmalen. Sieht folgendes vor: den Umfang der finanzierten Maßnahmen, den Erstattungssatz, spezifische Bewertungskriterien für die Finanzierung und die Verwendung vereinfachter Kostenformen wie Pauschalbeträge.
Finanzierungsregelung (oder „Art der Maßnahme“) innerhalb eines Programms mit gemeinsamen Merkmalen. Sieht folgendes vor: den Umfang der finanzierten Maßnahmen, den Erstattungssatz, spezifische Bewertungskriterien für die Finanzierung und die Verwendung vereinfachter Kostenformen wie Pauschalbeträge.
HORIZON-ERC - HORIZON ERC Grants
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Aufforderung zur Vorschlagseinreichung
Verfahren zur Aufforderung zur Einreichung von Projektvorschlägen mit dem Ziel, eine EU-Finanzierung zu erhalten.
Verfahren zur Aufforderung zur Einreichung von Projektvorschlägen mit dem Ziel, eine EU-Finanzierung zu erhalten.
(öffnet in neuem Fenster) ERC-2022-ADG
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Finanzieller Nettobeitrag der EU. Der Geldbetrag, den der Beteiligte erhält, abzüglich des EU-Beitrags an mit ihm verbundene Dritte. Berücksichtigt die Aufteilung des EU-Finanzbeitrags zwischen den direkten Begünstigten des Projekts und anderen Arten von Beteiligten, wie z. B. Dritten.
75794 PARIS
Frankreich
Die Gesamtkosten, die dieser Organisation durch die Beteiligung am Projekt entstanden sind, einschließlich der direkten und indirekten Kosten. Dieser Betrag ist Teil des Gesamtbudgets des Projekts.