Projektbeschreibung
Fortgeschrittenes Verfahren zur Elementkartierung in biologischen Proben
Die Kartierung der elementaren Zusammensetzung makromolekularer Strukturen ist hilfreich, um ihre Funktionen zu verstehen. Den vorhandenen Verfahren mangelt es jedoch an Präzision. Das Team des ERC-finanzierten Projekts REEL-EM wird ein innovatives Verfahren einführen, das als rekonstruierter Elektronenenergieverlust zur Elementkartierung bezeichnet wird. Dieser Ansatz kombiniert Prinzipien der analytischen und der kryogenen Elektronenmikroskopie. Im Gegensatz zu traditionellen Verfahren, die hohe Elektronendosen erfordern, wird beim vorgeschlagenen Ansatz die Dosis auf viele Bilder verteilt, wodurch empfindliche biologische Proben erhalten bleiben und eine sensible Elementaranalyse erzielt wird. Dieser Ansatz gestattet die Kartierung von Elementen bei atomarer Auflösung in 3D, mit einer räumlichen Auflösung von 1 nm. Im Verlauf des Projekts werden die Forschenden das neue Verfahren optimieren und es auf kritische makromolekulare Komplexe wie den Ryanodin-Rezeptor des Skelettmuskels und die mitochondriale F-Typ-ATP-Synthase anwenden.
Ziel
A perfect macromolecular structure would provide an all-atom description of the molecule, including not only the well-ordered polypeptide or polynucleotide framework but all other species: metals and other ions, cofactors, lipids, substrates and inhibitors. However, current structural data include no or very little information on elemental composition, leading to significant errors and omissions in atomic models. To address this issue, I propose to develop a method, Reconstructed Electron Energy Loss - Elemental Mapping (REEL-EM), that will map elemental distribution within macromolecular complexes by bringing together well-established principles in analytical electron microscopy (EM) and biological cryogenic EM.
Atomic-resolution elemental mapping in the electron microscope is well established for dose-tolerant samples. Electron Energy Loss (EEL) techniques capture information from inelastic scattering events in the sample, and energy losses are characteristic of the element and chemical state of the scattering atom. These techniques require a high electron dose to achieve useable signal-to-noise ratio, severely limiting their application to biological samples.
Our novel approach combines the image processing tools of single-particle cryo-EM with EEL techniques, allowing us to add EEL signal in the 3D particle space, effectively dividing the dose required for sensitive elemental analysis between many images. Preliminary work in my research group confirms that our proposed approach is valid - we are able to generate maps of specific elements in the 3D particle space. I propose to extend this early work to achieve single-atom detection at 1-nm spatial resolution in the course of this five-year project. Our work will characterise and optimise all aspects of data collection and processing for REEL-EM. We will apply our methodology to two important macromolecular complexes: the skeletal muscle ryanodine receptor and the mitochondrial F-type ATP synthase.
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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- Naturwissenschaften Naturwissenschaften Optik Mikroskopie
- Naturwissenschaften Biowissenschaften Biochemie Biomoleküle Lipide
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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.
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HORIZON.1.1 - European Research Council (ERC)
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-ERC - HORIZON ERC Grants
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Aufforderung zur Vorschlagseinreichung
Verfahren zur Aufforderung zur Einreichung von Projektvorschlägen mit dem Ziel, eine EU-Finanzierung zu erhalten.
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(öffnet in neuem Fenster) ERC-2023-STG
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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.
80539 MUNCHEN
Deutschland
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.