Descrizione del progetto
Tecnica avanzata per la mappatura degli elementi nei campioni biologici
La mappatura della composizione elementare delle strutture macromolecolari aiuta a comprenderne le funzioni, ma i metodi esistenti mancano di precisione. Il progetto REEL-EM, finanziato dal CER, introdurrà una tecnica innovativa chiamata perdita di energia degli elettroni ricostruita - mappatura elementare. Questo approccio combina i principi della microscopia elettronica analitica e della microscopia elettronica criogenica. A differenza dei metodi tradizionali che richiedono alte dosi di elettroni, l’approccio proposto divide la dose su molte immagini, preservando i delicati campioni biologici e ottenendo un’analisi elementare sensibile. Questo approccio consente di mappare gli elementi a risoluzione atomica in 3D, con una risoluzione spaziale di 1 nm. Nel corso del progetto, i ricercatori ottimizzeranno la nuova tecnica e la applicheranno a complessi macromolecolari critici come il recettore della rianodina del muscolo scheletrico e l’ATP sintasi di tipo F mitocondriale.
Obiettivo
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.
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.: https://op.europa.eu/en/web/eu-vocabularies/euroscivoc.
CORDIS classifica i progetti con EuroSciVoc, una tassonomia multilingue dei campi scientifici, attraverso un processo semi-automatico basato su tecniche NLP. Cfr.: https://op.europa.eu/en/web/eu-vocabularies/euroscivoc.
- scienze naturaliscienze fisicheotticamicroscopia
- scienze naturaliscienze biologichebiochimicabiomolecolelipidi
È necessario effettuare l’accesso o registrarsi per utilizzare questa funzione
Siamo spiacenti… si è verificato un errore inatteso durante l’esecuzione.
È necessario essere autenticati. La sessione potrebbe essere scaduta.
Grazie per il tuo feedback. Riceverai presto un'e-mail di conferma dell'invio. Se hai scelto di ricevere una notifica sullo stato della segnalazione, sarai contattato anche quando lo stato della segnalazione cambierà.
Parole chiave
Programma(i)
- HORIZON.1.1 - European Research Council (ERC) Main Programme
Argomento(i)
Invito a presentare proposte
(si apre in una nuova finestra) ERC-2023-STG
Vedi altri progetti per questo bandoMeccanismo di finanziamento
HORIZON-ERC -Istituzione ospitante
80539 Munchen
Germania