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Re-engineering symmetry breaking in development and evolution

Projektbeschreibung

Den Bauplan für die multizelluläre Entwicklung entschlüsseln

Zu verstehen, wie sich komplexe multizelluläre Organismen zu ihrer endgültigen Form entwickeln, stellt nach wie vor eine der größten Herausforderungen der Biologie dar. Trotz der Fortschritte tun sich Forschende immer noch schwer damit, die Entwicklung genau vorherzusagen und umzugestalten. Dieses Wissen ist für die Grundlagenbiologie und für Fortschritte in der regenerativen Medizin und der Landwirtschaft unverzichtbar. Obwohl die Entwicklung auf symmetriebrechenden Ereignissen beruht, von der molekularen Asymmetrie in Zellen bis hin zur großflächigen Gewebemusterung, sind die Prozesse nach wie vor unbekannt. In diesem Zusammenhang wird über das ERC-finanzierte Projekt RESYDE versucht, diese Rätsel durch die Integration verschiedener Daten in eine virtuelle, dynamische zelluläre Vorlage zu entschlüsseln. Anhand der Acker-Schmalwand als Modell werden die Forschenden Live-Bildgebung, Multi-Omik und prädiktive Modellierung kombinieren, um symmetriebrechende Ereignisse zu enthüllen und so die Grundlage für die Neugestaltung der biologischen Entwicklung durch Design zu schaffen.

Ziel

Scientists have long sought to understand how complex multicellular organisms generate their final form. Yet despite considerable progress, demonstrating predictive knowledge sufficient to re-engineer development according to design, remains a grand challenge. Addressing this challenge is not only fundamentally important, but also critical to the future of regenerative medicine and agriculture. Development depends on coordinated symmetry breaking events resulting from diverse mechanisms, ranging from the asymmetric localisation of molecules and stochastic processes within cells to the formation of morphogen gradients across a tissue. A mechanistic understanding of complex patterning processes therefore requires gaining knowledge on the molecular basis of multiple types of symmetry breaking events occurring at different scales. RESYDE will address this challenge by integrating information from diverse approaches into a virtual, dynamic cellular template. Predictive modelling will then be used to explain symmetry breaking at different scales sufficient to re-engineer the system by design. We will use the Arabidopsis flower as a model system and apply an interdisciplinary approach that utilises fine-scale perturbation techniques together with in vivo live-imaging of key regulators along with spatially mapped multi omics data, hormonal gradients and tissue mechanics to monitor responses at multiple scales. To leverage these data we will establish a 4D virtual cell template together with multiscale models to generate and simulate hypotheses in silico on the precise molecular origins of symmetry breaking events within the flower. We will apply our knowledge using a re-engineering approach to alter multiple floral symmetry breaking processes to better understand evolutionary floral architectural changes. Ultimately, RESYDE will provide a fundamental step change in our understanding of concerted symmetry breaking events across scales in complex multicellular contexts.

Wissenschaftliches Gebiet (EuroSciVoc)

Schlüsselbegriffe

Programm/Programme

Thema/Themen

Finanzierungsplan

HORIZON-ERC-SYG - HORIZON ERC Synergy Grants

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Aufforderung zur Vorschlagseinreichung

(öffnet in neuem Fenster) ERC-2024-SyG

Alle im Rahmen dieser Aufforderung zur Einreichung von Vorschlägen finanzierten Projekte anzeigen

Gastgebende Einrichtung

HUMBOLDT-UNIVERSITAET ZU BERLIN
Netto-EU-Beitrag
€ 2 761 047,25
Adresse
UNTER DEN LINDEN 6
10117 Berlin
Deutschland
Region
Berlin Berlin Berlin
Aktivitätstyp
Higher or Secondary Education Establishments
Links
Gesamtkosten
€ 2 761 047,25

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