Project

DYMEMO – DYnamische en kinetische eigenschappen van biologisch MEmbraanprocessen voorspellen op de MOleculaire schaal: ontwikkeling van computationale methodes

Code
G094023N
Looptijd
01-01-2023 → 31-12-2026
Financiering
Fonds voor Wetenschappelijk Onderzoek - Vlaanderen (FWO)
Promotor-woordvoerder
Onderzoeksdisciplines
  • Natural sciences
    • Molecular physics
    • Statistical physics
    • Soft condensed matter
    • Membrane structure and transport
  • Engineering and technology
    • Modelling and simulation
Trefwoorden
dynamiek en kinetiek
 
Projectomschrijving

Membraanmoleculen organiseren zich in een vloeibare ongeordende fase, waarbij ze een essentiële rol spelen bij compartimentalisatie en signalisatie in de cel. De tijdschaal voorspellen van membraanprocessen, zoals permeatie en distorties, is cruciaal voor het bepalen van hun biologische werking, maar helaas zijn de meeste moleculaire modelleringsmethoden beperkt tot thermodynamische berekeningen van de vrije energie, waarbij de kinetische informatie eenvoudigweg afwezig is. Het centrale doel van DYMEMO is daarom om veel verder te gaan dan de vrije energieberekening, door nieuwe, fysica-gebaseerde computationele concepten te ontwikkelen die de tijdschaal van membraanprocessen nauwkeurig voorspellen, gebaseerd op pad-ensembles die de dynamica niet verstoren. Twee conceptuele routes zullen worden gevolgd: (1) geheugen afstemmen voor trage processen en (2) niet-evenwichtsprocessen. De methoden zullen worden geoptimaliseerd om een evenwicht te vinden tussen nauwkeurigheid en computationele kost door de rol van geheugeneffecten te beoordelen. De behandeling van externe distorties, die niet-evenwichtsprocessen zijn, is hierbij bijzonder uitdagend. Bovendien zullen de methoden worden toegepast op zeer relevante spontane processen (permeatie, peptidetranslocatie) en op de membraanrespons op externe distorties (nanodeeltjes, fotoporatie). DYMEMO zal leiden tot een broodnodige doorbraak in kinetiekmodellering en tot een dieper biofysisch inzicht in de ‘regels’ die membranen beheersen.