Opis projektu
Zrozumienie ewolucji kondensatów biomolekularnych
Komórki organizują miliardy białek w dwa kompartmenty: struktury związane z błoną i bezbłonowe, przy czym te drugie nazywane są kondensatami biomolekularnymi. Pomimo licznych postępów naukowych wciąż nie mamy pełnej wiedzy na temat mechanizmu, za pomocą którego białka są kierowane do tych kondensatów, ani o ich ewolucyjnym pochodzeniu. Zespół finansowanego przez Europejską Radę ds. Badań Naukowych projektu CONDEVO zamierza zweryfikować koncepcję, według której lokalizacja białek w kondensatach jest zakodowana w ich sekwencjach, a kondensaty te są podtrzymywane w drodze selekcji ewolucyjnej. W ramach projektu uczeni zmapują proteomy kondensatów na całym drzewie życia, odtworzą historię ich ewolucji i zidentyfikują zachowane w procesie ewolucji cechy sekwencji, które są odpowiedzialne za lokalizację. Ponadto opracują narzędzia do przewidywania określonych proteomów kondensatów, przeprowadzą doświadczenia dotyczące podziałów białek, sklasyfikują rodziny kondensatów i porównają ich ewolucję z ewolucją organizmów i organelli.
Cel
Cells organize billions of protein molecules into membrane-bound and membrane-less compartments, called biomolecular condensates. Previous research on condensates focused on identifying their components, material properties, and function in homeostasis and disease. In contrast to our relatively precise understanding of membrane-bound compartments, we lack a comprehensive picture of the mechanisms that target proteins into condensates and how condensates emerged during evolution. I hypothesize that localization into condensate is encoded in protein sequences, and that functional condensates are under selection pressure and therefore conserved. I propose a comprehensive research program including both theoretical and experimental approaches to reveal how and when protein condensates emerged during evolution.
I propose to:
1. Map proteomes of condensates across the tree of life,
2. Reconstruct the history of condensates,
3. Follow trajectories of condensate evolution.
Specifically, I will:
1. Investigate what conserved sequence features drive localization to condensates by developing computational tools to predict the proteome of specific condensates across the tree of life; and by testing partitioning of proteins into condensates experimentally.
2. Reconstruct the evolutionary history of the protein components of conserved condensates, and thereby trace their evolutionary origin. Analogous to protein families, we will define condensate families based on shared properties of their proteins and function by developing similarity metrics. We will reconstruct the phylogeny of condensate families and compare to organism and organelle evolution.
3. Perform directed evolution of ancestral non-condensate-forming proteins towards condensate partitioning and follow their mutational trajectories.
Building on our already developed tools and the new algorithms proposed here combined with experiments, we will be able to map the molecular history of condensates on the Tree of Life.
Dziedzina nauki (EuroSciVoc)
Klasyfikacja projektów w serwisie CORDIS opiera się na wielojęzycznej taksonomii EuroSciVoc, obejmującej wszystkie dziedziny nauki, w oparciu o półautomatyczny proces bazujący na technikach przetwarzania języka naturalnego. Klasyfikacja tego projektu została potwierdzona przez zespół projektowy.
Klasyfikacja projektów w serwisie CORDIS opiera się na wielojęzycznej taksonomii EuroSciVoc, obejmującej wszystkie dziedziny nauki, w oparciu o półautomatyczny proces bazujący na technikach przetwarzania języka naturalnego. Klasyfikacja tego projektu została potwierdzona przez zespół projektowy.
- nauki przyrodniczenauki biologicznebiochemiabiocząsteczkibiałkaproteomika
- nauki przyrodniczenauki biologicznebiologia ewolucyjna
- nauki przyrodniczeinformatykaoprogramowanietworzenie oprogramowania
- nauki przyrodniczeinformatykasztuczna inteligencjauczenie maszynowe
- medycyna i nauki o zdrowiumedycyna klinicznafizjologiahomeostaza
Słowa kluczowe
Program(-y)
- HORIZON.1.1 - European Research Council (ERC) Main Programme
Temat(-y)
System finansowania
HORIZON-ERC - HORIZON ERC GrantsInstytucja przyjmująca
80539 Munchen
Niemcy