Objectif
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.
Champ scientifique (EuroSciVoc)
CORDIS classe les projets avec EuroSciVoc, une taxonomie multilingue des domaines scientifiques, grâce à un processus semi-automatique basé sur des techniques TLN. Voir: Le vocabulaire scientifique européen.
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- sciences naturelles sciences physiques thermodynamique
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Mots‑clés
Les mots-clés du projet tels qu’indiqués par le coordinateur du projet. À ne pas confondre avec la taxonomie EuroSciVoc (champ scientifique).
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Programme(s)
Programmes de financement pluriannuels qui définissent les priorités de l’UE en matière de recherche et d’innovation.
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HORIZON.1.2 - Marie Skłodowska-Curie Actions (MSCA)
PROGRAMME PRINCIPAL
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Thème(s)
Les appels à propositions sont divisés en thèmes. Un thème définit un sujet ou un domaine spécifique dans le cadre duquel les candidats peuvent soumettre des propositions. La description d’un thème comprend sa portée spécifique et l’impact attendu du projet financé.
Les appels à propositions sont divisés en thèmes. Un thème définit un sujet ou un domaine spécifique dans le cadre duquel les candidats peuvent soumettre des propositions. La description d’un thème comprend sa portée spécifique et l’impact attendu du projet financé.
Régime de financement
Régime de financement (ou «type d’action») à l’intérieur d’un programme présentant des caractéristiques communes. Le régime de financement précise le champ d’application de ce qui est financé, le taux de remboursement, les critères d’évaluation spécifiques pour bénéficier du financement et les formes simplifiées de couverture des coûts, telles que les montants forfaitaires.
Régime de financement (ou «type d’action») à l’intérieur d’un programme présentant des caractéristiques communes. Le régime de financement précise le champ d’application de ce qui est financé, le taux de remboursement, les critères d’évaluation spécifiques pour bénéficier du financement et les formes simplifiées de couverture des coûts, telles que les montants forfaitaires.
HORIZON-TMA-MSCA-PF-EF - HORIZON TMA MSCA Postdoctoral Fellowships - European Fellowships
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Appel à propositions
Procédure par laquelle les candidats sont invités à soumettre des propositions de projet en vue de bénéficier d’un financement de l’UE.
Procédure par laquelle les candidats sont invités à soumettre des propositions de projet en vue de bénéficier d’un financement de l’UE.
(s’ouvre dans une nouvelle fenêtre) HORIZON-MSCA-2022-PF-01
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La contribution financière nette de l’UE est la somme d’argent que le participant reçoit, déduite de la contribution de l’UE versée à son tiers lié. Elle prend en compte la répartition de la contribution financière de l’UE entre les bénéficiaires directs du projet et d’autres types de participants, tels que les participants tiers.
1165 KOBENHAVN
Danemark
Les coûts totaux encourus par l’organisation concernée pour participer au projet, y compris les coûts directs et indirects. Ce montant est un sous-ensemble du budget global du projet.