Descrizione del progetto
Progettazione enzimatica con l’apprendimento profondo
Gli enzimi svolgono un ruolo fondamentale nelle biotecnologie catalizzando reazioni complesse, ma la loro progettazione e ottimizzazione rimane un processo lento e impegnativo. Il progetto TerpenCode, finanziato dal CER, sta cambiando questa situazione sfruttando l’apprendimento profondo per modellare le reazioni enzimatiche con maggiore precisione. Concentrandosi sulle terpene sintasi, che producono i mattoni dei terpenoidi, il progetto intende prevedere il funzionamento degli enzimi a partire dalle loro sequenze di aminoacidi. Questo approccio consentirà ai ricercatori di ingegnerizzare nuove varianti di enzimi, creando potenzialmente nuovi prodotti con applicazioni preziose. In definitiva, i progressi di TerpenCode potrebbero rivoluzionare la progettazione degli enzimi, consentendo soluzioni biotecnologiche più rapide e sostenibili e aprendo la porta a percorsi chimici completamente nuovi.
Obiettivo
Enzymes are biological catalysts indispensable for biotechnology. Conventional approaches to enzyme design and optimization, relying on biochemical intuition and combinatorial mutagenesis, have yielded significant success over decades. Building on these foundations, the TerpenCode project aims to instantly elucidate and engineer enzymatic reactions by designing a new generation of deep learning models that (1) incorporate biochemical principles as inductive biases and (2) model all intermediate biochemical transformations that occur sequentially in the active site of each enzyme. We will focus on terpene synthases, which produce the core hydrocarbon scaffolds of terpenoids, the largest and most diverse class of natural products. My group has already curated a comprehensive training dataset comprising thousands of terpene synthase reaction mechanisms. In Objective O1, we will develop deep learning models for predicting the substrates, products, and reaction mechanisms of terpene synthases directly from their amino acid sequences. In Objective O2, we propose to engineer a generative machine learning algorithm for designing new variants of terpene synthases with altered quantitative product distribution, adjusted product stereochemistry, or new reaction cascades that lead to novel terpene products. We will experimentally validate these models by yeast expression experiments, including complete chemical structure elucidation of the detected reaction products. Breakthrough progress on these objectives would be a key important step towards the holy grail of biotechnology: providing a computational prediction of the exact enzyme function from its amino acid sequence and instant de novo generation of new enzymes for catalyzing desired biochemical reactions for an important class of enzymes. Generalizing our solutions further to other classes of enzymes would enable sustainable biotechnological production of a broad spectrum of new-to-nature chemicals and bioactives.
Campo scientifico (EuroSciVoc)
CORDIS classifica i progetti con EuroSciVoc, una tassonomia multilingue dei campi scientifici, attraverso un processo semi-automatico basato su tecniche NLP. Cfr.: Il Vocabolario Scientifico Europeo.
CORDIS classifica i progetti con EuroSciVoc, una tassonomia multilingue dei campi scientifici, attraverso un processo semi-automatico basato su tecniche NLP. Cfr.: Il Vocabolario Scientifico Europeo.
- scienze naturali scienze chimiche chimica organica idrocarburi
- scienze naturali scienze chimiche catalisi
- scienze naturali scienze biologiche biochimica biomolecole proteine enzimi
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Parole chiave
Parole chiave del progetto, indicate dal coordinatore del progetto. Da non confondere con la tassonomia EuroSciVoc (campo scientifico).
Parole chiave del progetto, indicate dal coordinatore del progetto. Da non confondere con la tassonomia EuroSciVoc (campo scientifico).
Programma(i)
Programmi di finanziamento pluriennali che definiscono le priorità dell’UE in materia di ricerca e innovazione.
Programmi di finanziamento pluriennali che definiscono le priorità dell’UE in materia di ricerca e innovazione.
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HORIZON.1.1 - European Research Council (ERC)
PROGRAMMA PRINCIPALE
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Argomento(i)
Gli inviti a presentare proposte sono suddivisi per argomenti. Un argomento definisce un’area o un tema specifico per il quale i candidati possono presentare proposte. La descrizione di un argomento comprende il suo ambito specifico e l’impatto previsto del progetto finanziato.
Gli inviti a presentare proposte sono suddivisi per argomenti. Un argomento definisce un’area o un tema specifico per il quale i candidati possono presentare proposte. La descrizione di un argomento comprende il suo ambito specifico e l’impatto previsto del progetto finanziato.
Meccanismo di finanziamento
Meccanismo di finanziamento (o «Tipo di azione») all’interno di un programma con caratteristiche comuni. Specifica: l’ambito di ciò che viene finanziato; il tasso di rimborso; i criteri di valutazione specifici per qualificarsi per il finanziamento; l’uso di forme semplificate di costi come gli importi forfettari.
Meccanismo di finanziamento (o «Tipo di azione») all’interno di un programma con caratteristiche comuni. Specifica: l’ambito di ciò che viene finanziato; il tasso di rimborso; i criteri di valutazione specifici per qualificarsi per il finanziamento; l’uso di forme semplificate di costi come gli importi forfettari.
HORIZON-ERC - HORIZON ERC Grants
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Invito a presentare proposte
Procedura per invitare i candidati a presentare proposte di progetti, con l’obiettivo di ricevere finanziamenti dall’UE.
Procedura per invitare i candidati a presentare proposte di progetti, con l’obiettivo di ricevere finanziamenti dall’UE.
(si apre in una nuova finestra) ERC-2024-COG
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Contributo finanziario netto dell’UE. La somma di denaro che il partecipante riceve, decurtata dal contributo dell’UE alla terza parte collegata. Tiene conto della distribuzione del contributo finanziario dell’UE tra i beneficiari diretti del progetto e altri tipi di partecipanti, come i partecipanti terzi.
16610 Praha 6
Cechia
I costi totali sostenuti dall’organizzazione per partecipare al progetto, compresi i costi diretti e indiretti. Questo importo è un sottoinsieme del bilancio complessivo del progetto.