Descripción del proyecto
La relación de la naturaleza con la eficacia energética
Las células y los sistemas biológicos se encuentran en un estado de desequilibrio constante, descomponiendo moléculas y acumulando «productos» para facilitar sus múltiples y variadas funciones. De hecho, el metabolismo celular genera calor que se disipa al medio ambiente y que se puede medir mediante calorimetría para calcular los costes energéticos de los procesos celulares. El proyecto EnBioSys, financiado con fondos europeos, aprovechará esta técnica para investigar cómo las compensaciones energéticas afectan a los procesos celulares. Se estudiará así el equilibrio entre la disipación de energía y la precisión de las rutas de señalización bioquímica y entre la potencia y la productividad cuando se trata del desarrollo embrionario y el crecimiento celular. La gestión eficiente de la energía es tan fundamental para los organismos vivos como para nuestro planeta, y EnBioSys podría mostrarnos cómo la naturaleza adopta decisiones basadas en costes y beneficios.
Objetivo
All living systems function out of thermodynamic equilibrium and require a continuous supply of energy. To understand how cells and organisms function, we need to determine how metabolic energy is partitioned among the complex array of cellular processes that are necessary for life at any scale, from isolated biochemical networks to quiescent and highly proliferative cells to organismal growth and development. To investigate the energetics of living systems, I established calorimetry to measure the energy exchanged in the form of heat between biological systems and their environment. By combining these measurements with specific perturbations, I have shown that the energetic costs associated with a given biological process can be calculated, and thus, provides a means towards understanding the energetics of biological systems. This proposal aims to understand the energetic costs of accurate cell signaling, and of homeostasis, proliferation, and growth of cells and organisms. It will further investigate how these biological systems are governed by energetic trade-offs. First, the trade-off between energy dissipation and accuracy of biochemical signaling pathways. Second, the trade-off between power and yield during cell growth and organismal development. Specifically, I will:
1) Develop approaches to quantify the overall energetics of biological systems
2) Elucidate the role of energy dissipation on the accuracy and reproducibility of cell cycle signaling
3) Determine how energetics drive embryonic development and cell growth
This work will overcome the current lack of non-invasive techniques to quantitatively measure metabolic rates, especially rates of energy conversion and dissipation in biological systems. The results will yield quantitative thermodynamic data needed to determine the energetics of biological systems and will be essential for kinetic growth studies of normal and diseased systems.
Ámbito científico (EuroSciVoc)
CORDIS clasifica los proyectos con EuroSciVoc, una taxonomía plurilingüe de ámbitos científicos, mediante un proceso semiautomático basado en técnicas de procesamiento del lenguaje natural.
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- ciencias naturalesciencias químicasquímica analíticacalorimetría
- ciencias médicas y de la saludmedicina básicafisiologíahomeostasis
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Palabras clave
Programa(s)
Régimen de financiación
ERC-STG - Starting GrantInstitución de acogida
80539 Munchen
Alemania