Descrizione del progetto
La dinamica fluttuante della materia vivente
La materia vivente è guidata da processi microscopici che consumano energia, come l’azione dei motori molecolari e la divisione cellulare. Questi processi creano fluttuazioni attive e di non equilibrio che hanno un impatto sui processi biologici. Tuttavia, a differenza delle fluttuazioni termiche, non esiste un quadro teorico per la previsione delle fluttuazioni attive. Il progetto LIVING_FLUCTUATIONS, finanziato dal CER, mira a colmare questa lacuna attraverso la ricerca teorica e le collaborazioni sperimentali. In primo luogo, su scala subcellulare, mira a prevedere lo spettro del rumore attivo dalla cinetica di legame di non equilibrio delle proteine citoscheletriche. In secondo luogo, su scala tissutale, mira a prevedere le proprietà statistiche delle fluttuazioni di pressione dovute alla proliferazione stocastica delle cellule. In definitiva, il progetto mira a sviluppare l’idrodinamica stocastica dei materiali viventi, facendo luce su come le fluttuazioni attive guidano le funzioni biologiche nelle cellule e nei tessuti.
Obiettivo
Living matter is active: It is driven far from thermodynamic equilibrium by irreversible microscopic processes, such as the action of molecular motors and cell division. This microscopic activity generates nonequilibrium fluctuations, which overwhelm thermal noise and impact biological processes across scales, from intracellular transport to tumour formation. However, unlike in the case of thermal fluctuations, we have no theoretical framework like the fluctuation-dissipation theorem to predict the statistical properties of active fluctuations. Here, I propose to address this knowledge gap by means of theoretical research combined with experimental collaborations organized in two aims.
In the first aim, at the subcellular scale, we will predict the spectrum of active noise based on the nonequilibrium binding kinetics of cytoskeletal proteins. To this end, we will coarse-grain a cytoskeletal network model in which detailed balance is explicitly broken at the molecular scale. We will then use the predictions to analyse experimental data and infer features of molecular activity in living cells and in the mitotic spindle.
In the second aim, at the tissue scale, we will predict the statistical properties of active pressure fluctuations due to stochastic cell proliferation, which is itself regulated by pressure. We will establish how this mechanical feedback affects the spectrum of the pressure field in a growing tissue. To this end, we will generalize tools from the renormalization group that were originally developed to study nonequilibrium critical phenomena through the Kardar-Parisi-Zhang equation. We will then collaborate with experimentalists to test our predictions by measuring the spectrum of pressure fluctuations in living tissues for the first time.
Overall, this research will lay the basis of a stochastic hydrodynamics of living materials and, at the same time, reveal how active fluctuations promote biological functions in cells and tissues.
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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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.1.1 - European Research Council (ERC)
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.
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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-ERC - HORIZON ERC Grants
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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) ERC-2023-STG
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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.
08007 Barcelona
Spagna
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.