Projektbeschreibung
xAI hilft bei der Entschlüsselung des regulatorischen Codes der kontextspezifischen Genexpression in Pflanzen
Pflanzen koordinieren während ihres Wachstums, ihrer Entwicklung und ihrer Reaktion auf Umwelteinflüsse die Aktivität Tausender Gene. Die Entschlüsselung des regulatorischen Codes ist für die Entwicklung einer größeren Widerstandsfähigkeit von Pflanzen entscheidend. Das ERC-finanzierte Projekt multiCODE wird sich mit diesem Problem befassen – mit Hilfe von Einzelzell-Genomik, „erklärbarer künstlicher Intelligenz“ (xAI) und synthetischem Promoter-Engineering. Im Unterschied zur Blackbox-KI liefert xAI Erklärungen dafür, wie ein KI-Modell zu einer Schlussfolgerung gelangt. Die Erstellung von Einzelzell-Genexpressionsprofilierung bei Pflanzen wird Informationen über xAI-Modelle liefern. Diese Modelle werden die Genexpression unter bestimmten Bedingungen vorhersagen und gleichzeitig die zugrunde liegenden regulatorischen DNS-Sequenzen ermitteln. Der Code wird dann mit Hilfe eines synthetischen Promotors, der ihn enthält, in Pflanzen experimentell verifiziert. Dies ermöglicht eine gezielte Steuerung der pflanzlichen Genexpression.
Ziel
Multicellular plants control the fine-grained expression of thousands of genes during growth, development, and in response to external stimuli. While gene expression varies strongly between different organs and tissues, how this specificity is encoded in the genome is largely unknown. Although various regulatory DNA sequences and sequence-specific transcription factors controlling diverse transcriptional responses have been described, the combinatorial nature of the regulatory code makes the application of rational approaches to learn and predict context-specific gene expression challenging. This is a major obstacle towards engineering plant promoters with predictable and tuneable expression.
multiCODE’s aim is uniting single-cell genomics, explainable artificial intelligence (xAI), and synthetic promoter engineering, to efficiently learn and validate regulatory sequences controlling gene expression in plants. Based on high-resolution single-cell gene expression profiling in the model Arabidopsis and the crop Brassica rapa, xAI models will be built to predict gene expression in leaves under control and stress conditions while at the same time identifying the underlying regulatory DNA sequences and syntax. The power of these predictive models will be validated by exploiting inter- and intra-species sequence variation, revealing the evolutionary conservation of the regulatory code. Furthermore, a novel multi-tier synthetic promoter engineering approach will be used to experimentally validate, directly in plants, the learned regulatory code in a high-throughput manner.
By combining the power of advanced computational and experimental methods, I will identify novel regulatory sequences and design novel synthetic promoters controlling gene expression in complex cellular contexts. This represents a crucial step towards a comprehensive understanding of gene regulation and will significantly contribute to developing stress-resilient crops.
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.
Die Klassifikation dieses Projekts wurde von Menschen validiert.
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.
Die Klassifikation dieses Projekts wurde von Menschen validiert.
- Naturwissenschaften Informatik und Informationswissenschaften künstliche Intelligenz
- Naturwissenschaften Biowissenschaften synthetische Biologie
- Naturwissenschaften Biowissenschaften Genetik DNS
- Agrarwissenschaften Landwirtschaft, Forstwirtschaft und Fischerei Landwirtschaft Agronomie Pflanzenzüchtung
Schlüsselbegriffe
Schlüsselbegriffe des Projekts, wie vom Projektkoordinator angegeben. Nicht zu verwechseln mit der EuroSciVoc-Taxonomie (Wissenschaftliches Gebiet).
Schlüsselbegriffe des Projekts, wie vom Projektkoordinator angegeben. Nicht zu verwechseln mit der EuroSciVoc-Taxonomie (Wissenschaftliches Gebiet).
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.
Verfahren zur Aufforderung zur Einreichung von Projektvorschlägen mit dem Ziel, eine EU-Finanzierung zu erhalten.
(öffnet in neuem Fenster) ERC-2024-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.
9052 ZWIJNAARDE - GENT
Belgien
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.