Projektbeschreibung
Mit biophysikalischen Modellen mikrobielle Fluktuationen erklären
Die Biologie agiert in einem dynamischen Umfeld, in dem sich Mikroorganismen durch den geregelten „Zellzyklus“, der Wachstum, Teilung und DNS-Replikation koordiniert, exakt reproduzieren. Es ist überaus wichtig, die beteiligten Signale und Rückkopplungsmechanismen zu verstehen. Im Rahmen des ERC-finanzierten Projekts BIGR werden integrierte Modelle entwickelt, die mehrere zelluläre Merkmale regulieren und die Wechselwirkungen zwischen zellulären Prozessen in Zahlen ausdrücken. Das Team erkundet grobkörnige Modelle in langen Zeitmaßstäben (DNS-Replikation, Genexpression und Zellteilung) sowie auch in kurzen Zeitmaßstäben einschließlich der Wasserströmung und des Ionentransports durch Membranen. Bei der Projektarbeit wird das Fachwissen über die Physik stochastischer Prozesse genutzt, um biophysikalische Modelle zu erstellen, die mikrobielle Reaktionen auf Fluktuationen erklären, und es werden neue Analysewerkzeuge eingeführt, um unser Verständnis dafür zu verbessern, auf welche Weise die Variabilität das Wachstum und die Fitness von Populationen beeinflusst.
Ziel
Biology operates in a dynamic, changing environment, with fluctuations occurring over many time and length scales. Microorganisms are capable of duplicating themselves accurately over a short time in this noisy environment. This self-replication, known as the “cell cycle”, must be tightly regulated in order for replication to be efficient. Key processes such as growth (both of volume and biomass), division and DNA replication must be coordinated. What biophysical cues are measured by the cell and what feedback is utilized to achieve this tight control is a fundamental, open and inherently interdisciplinary question. The goal of this proposal is to build integrated models which can account for the simultaneous regulation of multiple cellular traits, and account, quantitatively, for the coupling between the various cellular processes. We will consider coarse-grained models that operate both on long timescales – the coupling of DNA replication, gene expression and cell division – and short timescales, associated with water flow and ion transport across the membrane. Building on our expertise in the physics of stochastic processes, we will develop biophysical models that explain how microbes deal with fluctuations. We will develop new analysis tools that will enable us to learn from fluctuations, in particular through the powerful methodology of causal inference, which has not been previously applied in this context. The models will allow us to study the implications of variability on the population growth and fitness, and elucidate the design principles involved. Taken together, these models will take us toward comprehensive and predictive biophysical models of bacterial growth.
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: https://op.europa.eu/en/web/eu-vocabularies/euroscivoc.
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- NaturwissenschaftenBiowissenschaftenGenetikDNS
- NaturwissenschaftenBiowissenschaftenMikrobiologie
- AgrarwissenschaftenLandwirtschaftliche BiotechnologieBiomasse
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Programm/Programme
- HORIZON.1.1 - European Research Council (ERC) Main Programme
Thema/Themen
Aufforderung zur Vorschlagseinreichung
(öffnet in neuem Fenster) ERC-2023-COG
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Israel