Ziel
The main goal of this project will be to construct a thermodynamically consistent comprehensive model for biochemical replication using stochastic thermodynamics and control theory.
I will subjugate the process of kinetic proofreading (KPR) to several thermodynamic bounds that have recently been discovered, in order to study the thermodynamic performance of this process. This will be done by considering the process as a chemical reaction network where a sequence of irreversible steps consume energy to increase replication accuracy and are hence bounded by fundamental no-go theorems such as the thermodynamic uncertainty relation (TUR) or the thermodynamic speed limit (TSL). I then investigate how the topology and reaction rates of the KPR network can be optimized with respect to error rate and dissipation by means of machine learning, to deduce how close biological systems operate to these bounds. Subsequently, I will extend the results to the conformational proofreading (CPR) process, where an energy handicap is added to the free energy to increase binding specificity at the expense of binding affinity. The CPR is a proofreading scheme that does not consume energy by burning ATP/GTP, so the entropy production has its origin in the conformational change.
Finally, I test the robustness of the aforementioned KPR and CPR networks. In realistic systems, the kinetic rates can fluctuate as a consequence of e.g. temperature or chemical density variations, which can possibly destabilize the network and lead to more errors in the replication process. This will be done by considering the networks as input-output systems that can be studied by control theory. This provides fundamental bounds such as Bode's sensitivity integral to complement the TUR and TSL.
I expect that the research results will lead to a better understanding of the fundamental limits on error correction in biological systems and will inspire further research in biophysics and structural biology.
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.
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Schlüsselbegriffe
Schlüsselbegriffe des Projekts, wie vom Projektkoordinator angegeben. Nicht zu verwechseln mit der EuroSciVoc-Taxonomie (Wissenschaftliches Gebiet).
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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.1.2 - Marie Skłodowska-Curie Actions (MSCA)
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.
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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-TMA-MSCA-PF-EF - HORIZON TMA MSCA Postdoctoral Fellowships - European Fellowships
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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) HORIZON-MSCA-2022-PF-01
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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.
1165 KOBENHAVN
Dänemark
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.