Projektbeschreibung
Ein intelligenteres CO2-bindendes Enzym entwickeln
Rubisco ist ein zentrales Enzym der Photosynthese, das CO2 aus der Atmosphäre abscheidet und in Biomasse umwandelt. Seine Effizienz ist jedoch aufgrund eines evolutionären Kompromisses zwischen Geschwindigkeit und Genauigkeit begrenzt, der die CO2-Abscheidung einschränkt und den landwirtschaftlichen Ertrag verringert. Das ERC-finanzierte Projekt pro2neo-RUBISCO zielt darauf ab, diese Herausforderungen zu bewältigen. Um die Evolutionsgeschichte von Rubisco zurückzuverfolgen, werden die Forschenden historische Enzymformen („Proto-Rubiscos“) wiederbeleben und ihre ersten Anfänge der CO2-Bindung untersuchen. Diese historischen Enzyme werden mit künstlichen Komponenten technisch so entwickelt, dass sich neue evolutionäre Wege auftun. Außerdem wird synthetische Biologie genutzt, um die Rubisco-Struktur neu zu gestalten und seine Funktionen in verschiedene, im Tandem arbeitende Proteine aufzuteilen. Die Projektergebnisse werden dazu beitragen, die Photosynthese zu steigern, die CO2-Fixierung zu verbessern und die Ernteerträge zu erhöhen.
Ziel
Can we re-construct the engine of natural CO2-fixation? Rubisco catalyzes the key reaction in photosynthesis: the capture and conversion of atmospheric CO2 into biomass. However, despite billions of years of evolution the enzyme is (still) constrained by a trade-off between CO2-fixation activity and CO2-specificity, which limits photosynthetic carbon capture, and thus directly agricultural yield.
In pro2neo-RUBISCO, we will overcome this fundamental limitation of photosynthetic CO2-fixation with a completely fresh approach. We will use an evolutionary-synthetic biology strategy to study the evolutionary history of Rubisco, derive a molecular understanding for the enzyme’s mechanism, and develop highly efficient, new-to-nature solutions that we will validate in a real-world context: the living chloroplast.
We will use ancestral reconstruction to replay crucial steps in the evolutionary history of the enzyme. We will resurrect the very first scaffolds that just learned to fix CO2 (“proto-Rubiscos”), and study Rubisco ancestors that started to loosely interact with an accessory small subunit. We will re-evolve these ancestral enzymes and provide them with artificial small subunits to open up new evolutionary paths leading to improved variants. These (r)evolutionary studies will be complemented by synthetic biology efforts: We will liberate Rubisco from its entropic constraints by separating the complex multi-step reaction onto different proteins that work in tandem, and go even one step further by re-inventing the enzyme’s scaffold, finding a new home for the Rubisco reaction and create a truly ”neo-Rubisco”.
Compared to many efforts in the field, pro2neo-RUBISCO does not screen for existing Rubiscos with improved kinetics or improving existing Rubiscos. In pro2neo-RUBISCO, we aim at (re)exploring the history and evolutionary landscape of Rubisco, and delivering completely novel architectures for the key driver of the global carbon cycle.
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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- Geisteswissenschaften Geschichte und Archäologie Geschichtswissenschaft
- Naturwissenschaften Biowissenschaften Biochemie Biomoleküle Proteine Enzym
- Naturwissenschaften Biowissenschaften Botanik
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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.
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 - 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-ADG
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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.