Projektbeschreibung
Elektronenmikroskopie für 4D-STEM-Bildgebung in der Strukturbiologie
Die Elektronenmikroskopie hat sowohl die Lebens- als auch die Naturwissenschaften revolutioniert. Die Kryo-Elektronenmikroskopie ermöglicht die Bestimmung von 3D-Proteinstrukturen mit einer Auflösung von bis zu 1,0 Å. Der unzureichende Kontrast erschwert jedoch die Bestimmung der Strukturen von Molekülen, die an Krankheiten beteiligt sind. Die Elektronenmikroskopie bietet einen optimalen Kontrast für leichte Atome und erreicht eine bemerkenswerte Auflösung von 0,2 Å, indem es STEM von einem 2D- in ein 4D-Bildgebungsverfahren umwandelt und so Bildgebung und Beugung effektiv kombiniert. Das vom Europäischen Forschungsrat finanzierte Projekt 4D-BioSTEM zielt darauf ab, Methoden und ein Kryo-Elektronenmikroskopie-Instrument zu entwickeln, um den Kontrast und die Auflösung bei der 4D-STEM-Bildgebung von gefrorenen biologischen Proben zu verbessern. Dabei kommen spezielle Hardware, Theorie, Simulation und fortschrittliche Bildrekonstruktionsalgorithmen zum Einsatz. Im Rahmen des Projekts sollen spärliche 4D-Daten erfasst und fortgeschrittene Techniken zur Extraktion eines maximalen Signals aus verrauschten 4D-Kryo-STEM-Daten eingesetzt werden.
Ziel
Electron Microscopy (EM) has transformed research in the Life and Physical Sciences separately. Cryo-EM in Life Sciences allows the 3D structure determination of proteins down to 1.0 resolution in case they are large enough and present in high numbers in homogeneous states. For many molecules involved in diseases like neurodegeneration, however, structure determination is still severely hampered due to their insufficient contrast when imaged in vitreous ice or in their native cellular environment. To date, EM in the Physical Sciences generated utmost contrast for light atoms and established a resolution in the range of 0.2 limited only by thermal motion. This record was achieved by evolving scanning transmission EM (STEM) from a 2D to a 4D imaging technique combining imaging with diffraction. In this project, we will work out 4D-BioSTEM methodologies and develop a cryo-EM tool that maximizes contrast and resolution by bringing together EM groups from Life and Physical Sciences. 4D-STEM imaging of frozen biological specimens will be approached with unique and specialized hardware, theory and simulation, the development of microscope operation routines, and image reconstruction algorithms. In particular, we will acquire sparse 4D data using ultrafast detectors, employ methods for direct phasing (differential phase contrast, DPC) and establish advanced, so-called ptychographic, techniques to gain maximal signal from noisy 4D cryo-STEM data that are limited in their electron dose budget. We will make use of synergies between recently separated fields in order to make proteins smaller than 50 kDa amenable to structure elucidation. Furthermore, we will expand 4D-STEM to tomography, to obtain high-contrast 3D reconstructions from cellular samples, human brain tissue of neurodegenerative diseases, and vitrified organic energy materials. A new comprehensive structural imaging framework will be put forward and benchmarked as to its utility in Life and Physical Science applications of cryo-EM.
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.
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.
- Naturwissenschaften Biowissenschaften Neurobiologie
- Naturwissenschaften Biowissenschaften Biochemie Biomoleküle Proteine
- Naturwissenschaften Naturwissenschaften Optik Mikroskopie
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Schlüsselbegriffe
Schlüsselbegriffe des Projekts, wie vom Projektkoordinator angegeben. Nicht zu verwechseln mit der EuroSciVoc-Taxonomie (Wissenschaftliches Gebiet).
Schlüsselbegriffe des Projekts, wie vom Projektkoordinator angegeben. Nicht zu verwechseln mit der EuroSciVoc-Taxonomie (Wissenschaftliches Gebiet).
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.
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.
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-SYG - HORIZON ERC Synergy 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-SyG
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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.
52428 JULICH
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.