Description du projet
Comprendre la prise de décision de la nature en matière d’efficacité énergétique
Les cellules et les systèmes biologiques sont dans un état de déséquilibre permanent, décomposant des molécules et constituant des «produits» pour faciliter leurs fonctions nombreuses et variées. Le métabolisme cellulaire génère de la chaleur qui est dissipée dans l’environnement et peut être mesurée par calorimétrie pour calculer les coûts énergétiques des processus cellulaires. Le projet EnBioSys, financé par l’UE, exploitera cette technique pour étudier comment les compromis énergétiques affectent les processus cellulaires. L’accent sera mis sur le compromis entre la dissipation d’énergie et la précision des voies de signalisation biochimiques et entre la puissance et la productivité en ce qui concerne le développement embryonnaire et la croissance cellulaire. Une gestion efficace de l’énergie est aussi essentielle pour les organismes vivants que pour notre planète, et EnBioSys pourrait nous montrer comment la nature prend des décisions de type coûts-bénéfices.
Objectif
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.
Champ scientifique (EuroSciVoc)
CORDIS classe les projets avec EuroSciVoc, une taxonomie multilingue des domaines scientifiques, grâce à un processus semi-automatique basé sur des techniques TLN.
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- sciences naturellessciences chimiqueschimie analytiquecalorimétrie
- sciences médicales et de la santémédecine fondamentalephysiologiehoméostasie
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Mots‑clés
Programme(s)
Thème(s)
Régime de financement
ERC-STG - Starting GrantInstitution d’accueil
80539 Munchen
Allemagne