Projektbeschreibung
Ultrahochauflösende Proteinstruktur dank Kernspinresonanz-Spektroskopie-Messungen
Die Kernspinresonanz-Spektroskopie ist bei der Proteinstrukturanalyse ein entscheidendes Instrument, um die Dynamik und Struktur eines Proteins unter annähernd physiologischen Bedingungen messen zu können. Durch die Ergebnisse jüngster Studien zu exakten Kern-Overhauser-Effekten (eNOE) sind Distanzmessungen von Proteinen mittels Kernspinresonanz mit einer Genauigkeit von 0,1 Å möglich geworden. Das EU-finanzierte Projekt DeepNOE zielt auf die Entwicklung eines innovativen Modells/Algorithmus ab, der Rohmessungen per Kernspinresonanz automatisch in hochauflösende Proteinstrukturen umwandelt. Diese Proteinstrukturen sollen dazu dienen, mehrere gleichzeitig populierte Konformationszustände im atomaren Detail aufzuzeigen. Die Studie umfasst die Anwendung von tiefem Lernen, einem neuen Bereich des maschinellen Lernens, der die Datenwissenschaften und künstliche Intelligenz revolutioniert.
Ziel
Nuclear Magnetic Resonance (NMR) spectroscopy is one of the leading techniques for protein structure analysis. In contrast to other methods, NMR spectroscopy allows the measurement of the dynamics and structure of a protein under nearly physiological conditions, without the need for crystallization or freezing of a sample. Recent studies on exact Nuclear Overhauser enhancements (eNOEs), carried out in the laboratory of the host professor, have enabled distance measurements in proteins by NMR with accuracy of 0.1 Å. This allows to determine structures in solution and in living cells with unprecedented resolution.
This biophysical achievement creates an outstanding opportunity for a computer scientist (the fellow candidate) to develop the first-of-its-kind model/algorithm that automatically transforms raw NMR measurements into high-resolution protein structures that reveal multiple simultaneously populated conformational states in atomic detail. This problem will be tackled with the use of deep learning (DL), a novel field in machine learning that has emerged after 2010 and has revolutionized data science and artificial intelligence.
The project is divided into 3 parts. First, it is planned to investigate recent advances in DL to derive a model that extracts visual information from 2D and 3D NMR spectra. Afterwards, the proposed model will be integrated into CYANA to formulate a hierarchical DL/optimization routine, which automates all steps of protein structure solving. Finally, it is planned to explore the possibility of calculating protein structures directly from NOESY spectra, which constitutes a new protocol for protein structure solving by NMR spectroscopy.
Summing up, the proposed DL approach has the potential to reduce the time required to solve proteins with NMR from months/years to days, while delivering very high resolution, multi-state structures. We expect this project to open new avenues in structural biology and drug discovery.
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.
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- Naturwissenschaften Informatik und Informationswissenschaften Datenwissenschaften
- Naturwissenschaften Biowissenschaften Biochemie Biomoleküle Proteine
- Naturwissenschaften Naturwissenschaften Optik Spektroskopie Absorptionsspektroskopie
- Naturwissenschaften Informatik und Informationswissenschaften künstliche Intelligenz maschinelles Lernen Deep Learning
- Naturwissenschaften Biowissenschaften Molekularbiologie Strukturbiologie
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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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H2020-EU.1.3. - EXCELLENT SCIENCE - Marie Skłodowska-Curie Actions
HAUPTPROGRAMM
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H2020-EU.1.3.2. - Nurturing excellence by means of cross-border and cross-sector mobility
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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.
MSCA-IF-EF-ST - Standard EF
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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) H2020-MSCA-IF-2019
Alle im Rahmen dieser Aufforderung zur Einreichung von Vorschlägen finanzierten Projekte anzeigenKoordinator
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.
8092 Zuerich
Schweiz
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.