Obiettivo
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.
Campo scientifico (EuroSciVoc)
CORDIS classifica i progetti con EuroSciVoc, una tassonomia multilingue dei campi scientifici, attraverso un processo semi-automatico basato su tecniche NLP. Cfr.: Il Vocabolario Scientifico Europeo.
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- scienze naturali scienze fisiche termodinamica
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Parole chiave
Parole chiave del progetto, indicate dal coordinatore del progetto. Da non confondere con la tassonomia EuroSciVoc (campo scientifico).
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Programma(i)
Programmi di finanziamento pluriennali che definiscono le priorità dell’UE in materia di ricerca e innovazione.
Programmi di finanziamento pluriennali che definiscono le priorità dell’UE in materia di ricerca e innovazione.
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HORIZON.1.2 - Marie Skłodowska-Curie Actions (MSCA)
PROGRAMMA PRINCIPALE
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Argomento(i)
Gli inviti a presentare proposte sono suddivisi per argomenti. Un argomento definisce un’area o un tema specifico per il quale i candidati possono presentare proposte. La descrizione di un argomento comprende il suo ambito specifico e l’impatto previsto del progetto finanziato.
Gli inviti a presentare proposte sono suddivisi per argomenti. Un argomento definisce un’area o un tema specifico per il quale i candidati possono presentare proposte. La descrizione di un argomento comprende il suo ambito specifico e l’impatto previsto del progetto finanziato.
Meccanismo di finanziamento
Meccanismo di finanziamento (o «Tipo di azione») all’interno di un programma con caratteristiche comuni. Specifica: l’ambito di ciò che viene finanziato; il tasso di rimborso; i criteri di valutazione specifici per qualificarsi per il finanziamento; l’uso di forme semplificate di costi come gli importi forfettari.
Meccanismo di finanziamento (o «Tipo di azione») all’interno di un programma con caratteristiche comuni. Specifica: l’ambito di ciò che viene finanziato; il tasso di rimborso; i criteri di valutazione specifici per qualificarsi per il finanziamento; l’uso di forme semplificate di costi come gli importi forfettari.
HORIZON-TMA-MSCA-PF-EF - HORIZON TMA MSCA Postdoctoral Fellowships - European Fellowships
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Invito a presentare proposte
Procedura per invitare i candidati a presentare proposte di progetti, con l’obiettivo di ricevere finanziamenti dall’UE.
Procedura per invitare i candidati a presentare proposte di progetti, con l’obiettivo di ricevere finanziamenti dall’UE.
(si apre in una nuova finestra) HORIZON-MSCA-2022-PF-01
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Contributo finanziario netto dell’UE. La somma di denaro che il partecipante riceve, decurtata dal contributo dell’UE alla terza parte collegata. Tiene conto della distribuzione del contributo finanziario dell’UE tra i beneficiari diretti del progetto e altri tipi di partecipanti, come i partecipanti terzi.
1165 KOBENHAVN
Danimarca
I costi totali sostenuti dall’organizzazione per partecipare al progetto, compresi i costi diretti e indiretti. Questo importo è un sottoinsieme del bilancio complessivo del progetto.