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Developing Roles for Phosphates Outside of Biology: A Systems Chemistry Approach Towards Abiotic Phosphate Fuels

Description du projet

Exploiter les énergies naturelles dans l’auto-assemblage dissipatif supramoléculaire

La formation de nouvelles molécules dans les systèmes biologiques nécessite un apport d’énergie. Cet auto-assemblage dit dissipatif conduit à des structures inaccessibles dans des conditions d’équilibre. Les carburants biochimiques à base de phosphate, tels que l’adénosine triphosphate, fournissent de l’énergie à ces processus en incorporant des informations chimiques dans leur structure. L’utilisation des phosphates et des esters de phosphate pour piloter la synthèse automatisée de structures supramoléculaires en chimie a rarement été étudiée. Le projet PhosphotoSupraChem, financé par le CER, vise à combler cette lacune. L’équipe prévoit d’étudier les carburants phosphatés, y compris leurs structures et les activités liées à l’auto-assemblage dissipatif. Les carburants candidats, avec des éléments de structure et de reconnaissance et des fonctionnalités spécifiques, seront utilisés dans la synthèse automatisée pour la découverte de matériaux pour la microfluidique.

Objectif

Phosphates and phosphate esters underpin biological information transfer, signal transduction, and contribute to the energetics of life. Biochemical fuels that include phosphates (ATP, GTP) drive selective processes, by incorporating chemical information (A vs. G) in their fuel structure. Despite the multifaceted role of phosphates in biology, their use in supramolecular systems chemistry remains largely underexplored.
PhosphotoSupraChem develops roles for phosphates outside of biology and capitalizes on the idea of providing chemical information within abiotic phosphate fuels to control selectivity and reactivity in the context of fuel-driven structure formation. The information is provided by chemical functionalization of energy-rich phosphate fuels, whereby the information encode structural assembly of fuels prior to their consumption, or transfer large chemical groups onto self-assembling species during energy transfer. Specific aims are:
(i) Understand the chemical design space for phosphate fuel self-assembly and how such structures control selectivity and reactivity when transferring the energy for the formation of transient assemblies;
(ii) Construct fuels, capable of transferring structural information, enabling folding and chimeric dissipative self-assembly;
(iii) Promote waste-driven fuel formation, substrate release and peptide bond formation
(v) Involve fuels in automated synthesis for microfluidics materials discovery
PhosphotoSupraChem pioneers an unexplored area of science at the roots of dissipative systems and phosphate-driven systems chemistry. This strategy profoundly contrasts the present non-equilibrium self-assembly research featuring fuelling with molecules that lack structural and recognition elements. In the long term, fabricating biocompatible dissipative systems and developing automated platforms that guide fuels to specific functions will be a decisive step toward creating dynamic assemblies in vivo and programming active soft matter.

Champ scientifique (EuroSciVoc)

Mots‑clés

Programme(s)

Thème(s)

Régime de financement

HORIZON-ERC - HORIZON ERC Grants

Voir tous les projets financés dans le cadre de ce programme de financement

Appel à propositions

(s’ouvre dans une nouvelle fenêtre) ERC-2023-STG

Voir tous les projets financés au titre de cet appel

Institution d’accueil

ALBERT-LUDWIGS-UNIVERSITAET FREIBURG
Contribution nette de l'UE
€ 1 499 063,00
Adresse
FAHNENBERGPLATZ
79098 Freiburg
Allemagne
Région
Baden-Württemberg Freiburg Freiburg im Breisgau, Stadtkreis
Type d’activité
Higher or Secondary Education Establishments
Liens
Coût total
€ 1 499 063,00

Bénéficiaires (1)