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Re-engineering symmetry breaking in development and evolution

Description du projet

Décoder le schéma directeur du développement multicellulaire

Comprendre comment les organismes multicellulaires complexes se développent jusqu’à leur forme finale reste l’un des plus grands défis de la biologie. Malgré les progrès réalisés, les scientifiques ont encore du mal à prédire et à réorganiser le développement avec précision. Ces connaissances sont essentielles pour la biologie fondamentale et les progrès de la médecine régénérative et de l’agriculture. Le développement repose sur des événements de rupture de symétrie, depuis l’asymétrie moléculaire au sein des cellules jusqu’à la structuration des tissus à grande échelle, mais les processus restent insaisissables. Dans ce contexte, le projet RESYDE, financé par le CER, cherche à élucider ces mystères en intégrant diverses données dans un modèle cellulaire virtuel et dynamique. En utilisant les fleurs d’Arabidopsis comme modèle, les chercheurs combineront l’imagerie en direct, la multi-omique et la modélisation prédictive pour décoder les événements de rupture de symétrie, jetant ainsi les bases d’une ré-ingénierie du développement biologique par la conception.

Objectif

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.

Champ scientifique (EuroSciVoc)

Mots‑clés

Programme(s)

Thème(s)

Régime de financement

HORIZON-ERC-SYG - HORIZON ERC Synergy Grants

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Appel à propositions

(s’ouvre dans une nouvelle fenêtre) ERC-2024-SyG

Voir tous les projets financés au titre de cet appel

Institution d’accueil

HUMBOLDT-UNIVERSITAET ZU BERLIN
Contribution nette de l'UE
€ 2 761 047,25
Coût total
€ 2 761 047,25

Bénéficiaires (4)