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Machine Learning-Enhanced Coarse-Grained Modelling of Telomeric G-Quadruplex Multimers: A Multiscale Study

Descrizione del progetto

Multimeri G4 al microscopio

I multimetri G-quadruplex (G4) sono strutture di DNA uniche presenti negli eucarioti superiori. Si ritiene che svolgano ruoli essenziali nei processi biologici. La loro capacità di inibire la telomerasi nei telomeri ha suscitato interesse nei loro confronti come potenziali bersagli per i farmaci antitumorali. Con il sostegno del programma di azioni Marie Skłodowska-Curie, il progetto MCG-QUAD condurrà uno studio integrativo sui multimerici G4, sviluppando un quadro di riferimento per l’interpretazione dei dati sperimentali e collegando le viste microscopiche con gli osservabili macroscopici attraverso l’uso di un approccio multiscala in silico innovativo. Queste soluzioni contribuiranno ad ampliare la nostra comprensione dei multimetri G4 e delle loro dinamiche nelle sequenze telomeriche, consentendo così numerose scoperte fondamentali.

Obiettivo

MCG-QUAD is an integrative study of G-quadruplex (G4) multimers—noncanonical DNA structures—providing a framework to interpret experimental data and connect a microscopic view to macroscopic observables through a novel multiscale in silico approach. G4s are ubiquitous in the genomes of higher eukaryotes and are believed to play key roles in various biological processes. The presence of G4s in the telomeric region has been shown to inhibit telomerase, opening the possibility for G4-stabilizing compounds to be used as anticancer medications. Sequences that form G4s exhibit long folding timescales. G4s are highly polymorphic structures with long-living quasi-stable topologies, a complexity further compounded in multimers. Structural information on G4 multimers is limited, and existing data often lack physiological context. A novel computational approach is necessary to address open questions about the folding/unfolding dynamics of telomeric sequences into G4 multimers, their structure, topological phase space, the role of crowders, and the effects of ligands on G4 formation, stabilization, and properties. Through a combination of classical bottom-up coarse-graining and recent developments in machine learning, MCG-QUAD provides scalable and accurate models that enable bulk, long-timescale simulations. These simulations will be combined with in vitro observables to elucidate previously inaccessible phenomenology, forming an integrative study of G4 multimers in crowded environments. Furthermore, MCG-QUAD explores the interaction of G4 multimers with ligands to inform the design of new anticancer drugs, pushing beyond the limitations of existing in vitro and in silico studies. In collaboration with leading experts and institutions, MCG-QUAD will generate knowledge for the development of effective G4-targeting therapies and a broader understanding of biomolecular behaviour in complex environments, extending beyond cancer research.

Campo scientifico (EuroSciVoc)

Parole chiave

Programma(i)

Argomento(i)

Meccanismo di finanziamento

HORIZON-TMA-MSCA-PF-EF - HORIZON TMA MSCA Postdoctoral Fellowships - European Fellowships

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Invito a presentare proposte

(si apre in una nuova finestra) HORIZON-MSCA-2024-PF-01

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Coordinatore

UNIVERSITA DEGLI STUDI DI ROMA LA SAPIENZA
Contributo netto dell'UE
€ 209 483,28
Indirizzo
Piazzale Aldo Moro 5
00185 Roma
Italia
Regione
Centro (IT) Lazio Roma
Tipo di attività
Higher or Secondary Education Establishments
Collegamenti
Costo totale
Nessun dato