Projektbeschreibung
Implizite Transferoperatoren unterstützen schnelle, allgemeine und skalierbare Proteinsimulationen
Eine einzige Aminosäure-Substitution oder eine geringfügige Konformationsänderung kann die Funktion eines Proteins erheblich verändern. Die Modellierung solch winziger Veränderungen und ihrer dynamischen funktionellen Auswirkungen würde die rationale Proteintechnik für Bereiche von der Energie bis zur Biomedizin revolutionieren. Das ERC-finanzierte SPETITO-Projekt zielt darauf ab, seine Modellierungsplattform – die Simulationen 100 000 Mal schneller als herkömmliche Molekulardynamiksimulationen durchführen kann – so zu optimieren, dass sie auf alle molekularen Systeme anwendbar und für größere Moleküle skalierbar ist. Die Arbeit umfasst die Entwicklung eines übertragbaren „impliziten Transferoperator“-Modells, das die universelle Proteinphysik im Mikrosekundenbereich erfasst, einen auf Proteinsequenzgradienten basierenden Optimierungsrahmen zur effizienten Erforschung des Sequenzraums und eine automatisierte thermodynamikintegrierte Design-Pipeline zur Entwicklung maßgeschneiderter Proteine.
Ziel
Minute changes in proteins—such as a single amino acid substitution—can profoundly impact cellular function. A computational model capable of systematically mapping the relationship between protein sequences, their dynamics, and their interactions with other biomolecules would revolutionize biology and enable rational, physics-informed bioengineering applications. SPETITO outlines the methodological foundations for such a framework.
Recent advances in deep generative AI (GenAI) have enabled surrogate methods for efficient molecular dynamics (MD) simulations, tackling the challenge of sampling rare events and conformational transitions. The PI co-developed groundbreaking methods—Boltzmann Generators (BG) and Implicit Transfer Operators (ITO)— that enable the study of conformational changes, protein folding, and prediction of experiments five orders of magnitude faster than MD.
However, these methods cannot generalize across molecular systems nor scale to larger molecules, severely
limiting their utility. To address this, we propose developing and disseminating transformative technologies
through widely accessible software:
• A transferable ITO (TransITO) model that captures universal protein physics, enabling rapid sampling
with microsecond-time-steps for any protein system without requiring system-specific training data.
• A ‘protein sequence gradient’-based optimization framework, enabling efficient exploration and optimization of protein sequence space for targeted functional outcomes.
• An automated protocol for protein design that integrates multiple thermodynamic constraints, facilitating the rational engineering of proteins with desired properties.
Beyond turbo-charged atomic-resolution insights into biophysics, TransITO will enable rational, physics-informed protein engineering. With experimental collaborators, we will apply TransITO to vaccine development, to accelerate therapeutic design for infectious diseases.
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.
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Die Klassifikation dieses Projekts wurde von Menschen validiert.
- Naturwissenschaften Biowissenschaften Biochemie Biomoleküle Proteine
- Naturwissenschaften Informatik und Informationswissenschaften Informatik
- Medizin- und Gesundheitswissenschaften Grundlagenmedizin Pharmakologie und Pharmazie Arzneimittel Impfstoff
- Naturwissenschaften Biowissenschaften Biophysik
- Naturwissenschaften Informatik und Informationswissenschaften künstliche Intelligenz maschinelles Lernen
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-2025-COG
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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.
412 96 GOTEBORG
Schweden
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.