Multi-scale modeling of chemical-to-mechanical energy conversion in actin-based motility

基于肌动蛋白的运动中化学能到机械能转换的多尺度建模

基本信息

  • 批准号:
    0505929
  • 负责人:
  • 金额:
    --
  • 依托单位:
  • 依托单位国家:
    美国
  • 项目类别:
    Continuing Grant
  • 财政年份:
    2005
  • 资助国家:
    美国
  • 起止时间:
    2005-07-01 至 2010-06-30
  • 项目状态:
    已结题

项目摘要

PROPOSAL NO.: 0505929PRINCIPAL INVESTIGATOR: A. LaddINSTITUTION NAME: University of FloridaMULTI-SCALE MODELING OF CHEMICAL-TO-MECHANICAL ENERGY CONVERSION IN ACTIN-BASED MOTILITYThis grant is to develop and validate a biologically relevant, multi-scale model of force generation by polymerization of the biopolymer, actin. Monomeric actin polymerizes into stiff filaments from surface-bound components, which crosslink and propel the surface forward. How the chemical energy involved in monomer addition is converted into mechanical work is critical in understanding cell motility, as well as for exploiting actin-based motility for micro-/nanoscale sensors and actuators. The extension of the wormlike model of the actin filaments to incorporate bending and torsion, as well as the incorporation of the hydration and gel will be studied. Intellectual merits include: incorporation of molecular-level kinetics and energetics into a mesoscale model of polymerizing and cross-linking filaments; the design of a computational framework for modeling the mechanical properties of solutions of stiff biopolymers such as actin, accounting for its resistance to bending and torsion, position and orientation-dependent chemical functionalization along the molecular backbone; and the coupling of the polymer dynamics to the surrounding solvent. Time-dependent variations in concentration of critical components of the polymerization process will also be studied. The broader impacts of the work include establishment of new collaborations between biochemists, physicists, and bioengineers studying actin networks, and chemical engineers developing numerical methods to simulate polymer solutions. New understanding of the coupling between filament elongation and force generation will be valuable in designing technological applications, such as microscale sensors and actuators using linear molecular motors based on actin motility. A small symposium will be organized to promote an objective discussion of the merits of various computational approaches to polymer simulations. The research will contribute to the education and training of graduate students in a collaborative, multidisciplinary environment and undergraduate students will participate in making specific calculations for software development and applications.
提案编号:0505929主要经销商:A. LaddInstitution Name:佛罗里达大学基于肌动蛋白的动力学中化学-机械能量转换的多尺度模型该基金用于开发和验证生物相关的多尺度模型,该模型通过生物聚合物肌动蛋白的聚合产生力。 单体肌动蛋白从表面结合的组分聚合成刚性细丝,这些细丝交联并推动表面向前。 单体添加中涉及的化学能如何转化为机械功对于理解细胞运动性以及利用肌动蛋白为基础的运动性用于微/纳米传感器和致动器至关重要。 延伸的蠕虫状模型的肌动蛋白丝,将弯曲和扭转,以及合并的水化和凝胶将进行研究。 智力方面的优点包括:将分子水平的动力学和能量学纳入聚合和交联细丝的中尺度模型;设计用于模拟刚性生物聚合物(如肌动蛋白)的溶液的机械性质的计算框架,考虑其对弯曲和扭转的抵抗力,沿着分子主链的位置和取向依赖的化学官能化;以及聚合物动力学与周围溶剂的耦合。还将研究聚合过程中关键组分浓度随时间的变化。 这项工作的更广泛影响包括建立生物化学家,物理学家和生物工程师之间的新合作研究肌动蛋白网络,化学工程师开发数值方法来模拟聚合物溶液。新的理解之间的耦合丝伸长和力的产生将是有价值的设计技术应用,如微尺度传感器和执行器使用线性分子马达的肌动蛋白运动的基础上。将组织一次小型研讨会,以促进对聚合物模拟各种计算方法的优点进行客观讨论。 该研究将有助于在协作、多学科环境中对研究生进行教育和培训,本科生将参与软件开发和应用的具体计算。

项目成果

期刊论文数量(0)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(0)

数据更新时间:{{ journalArticles.updateTime }}

{{ item.title }}
{{ item.translation_title }}
  • DOI:
    {{ item.doi }}
  • 发表时间:
    {{ item.publish_year }}
  • 期刊:
  • 影响因子:
    {{ item.factor }}
  • 作者:
    {{ item.authors }}
  • 通讯作者:
    {{ item.author }}

数据更新时间:{{ journalArticles.updateTime }}

{{ item.title }}
  • 作者:
    {{ item.author }}

数据更新时间:{{ monograph.updateTime }}

{{ item.title }}
  • 作者:
    {{ item.author }}

数据更新时间:{{ sciAawards.updateTime }}

{{ item.title }}
  • 作者:
    {{ item.author }}

数据更新时间:{{ conferencePapers.updateTime }}

{{ item.title }}
  • 作者:
    {{ item.author }}

数据更新时间:{{ patent.updateTime }}

Anthony Ladd其他文献

Anthony Ladd的其他文献

{{ item.title }}
{{ item.translation_title }}
  • DOI:
    {{ item.doi }}
  • 发表时间:
    {{ item.publish_year }}
  • 期刊:
  • 影响因子:
    {{ item.factor }}
  • 作者:
    {{ item.authors }}
  • 通讯作者:
    {{ item.author }}

{{ truncateString('Anthony Ladd', 18)}}的其他基金

Microfluidic systems for DNA extraction, purification and concentration
用于 DNA 提取、纯化和浓缩的微流体系统
  • 批准号:
    1804302
  • 财政年份:
    2018
  • 资助金额:
    --
  • 项目类别:
    Standard Grant
How motor forces determine the shapes of microtubules in living cells
运动力如何决定活细胞中微管的形状
  • 批准号:
    1236616
  • 财政年份:
    2012
  • 资助金额:
    --
  • 项目类别:
    Continuing Grant

相似国自然基金

基于热量传递的传统固态发酵过程缩小(Scale-down)机理及调控
  • 批准号:
    22108101
  • 批准年份:
    2021
  • 资助金额:
    30 万元
  • 项目类别:
    青年科学基金项目
基于Multi-Scale模型的轴流血泵瞬变流及空化机理研究
  • 批准号:
    31600794
  • 批准年份:
    2016
  • 资助金额:
    22.0 万元
  • 项目类别:
    青年科学基金项目
基于异构医学影像数据的深度挖掘技术及中枢神经系统重大疾病的精准预测
  • 批准号:
    61672236
  • 批准年份:
    2016
  • 资助金额:
    64.0 万元
  • 项目类别:
    面上项目
城镇居民亚健康状态的评价方法学及健康管理模式研究
  • 批准号:
    81172775
  • 批准年份:
    2011
  • 资助金额:
    14.0 万元
  • 项目类别:
    面上项目
嵌段共聚物多级自组装的多尺度模拟
  • 批准号:
    20974040
  • 批准年份:
    2009
  • 资助金额:
    33.0 万元
  • 项目类别:
    面上项目
宇宙暗成分物理研究
  • 批准号:
    10675062
  • 批准年份:
    2006
  • 资助金额:
    26.0 万元
  • 项目类别:
    面上项目
针对Scale-Free网络的紧凑路由研究
  • 批准号:
    60673168
  • 批准年份:
    2006
  • 资助金额:
    25.0 万元
  • 项目类别:
    面上项目
语义Web的无尺度网络模型及高性能语义搜索算法研究
  • 批准号:
    60503018
  • 批准年份:
    2005
  • 资助金额:
    23.0 万元
  • 项目类别:
    青年科学基金项目
超声防垢阻垢机理的动态力学分析
  • 批准号:
    10574086
  • 批准年份:
    2005
  • 资助金额:
    35.0 万元
  • 项目类别:
    面上项目
探讨复杂动力网络的同步能力和鲁棒性
  • 批准号:
    60304017
  • 批准年份:
    2003
  • 资助金额:
    23.0 万元
  • 项目类别:
    青年科学基金项目

相似海外基金

CAREER: Evolutionary Games in Dynamic and Networked Environments for Modeling and Controlling Large-Scale Multi-agent Systems
职业:动态和网络环境中的进化博弈,用于建模和控制大规模多智能体系统
  • 批准号:
    2239410
  • 财政年份:
    2023
  • 资助金额:
    --
  • 项目类别:
    Continuing Grant
Fluency from Flesh to Filament: Collation, Representation, and Analysis of Multi-Scale Neuroimaging data to Characterize and Diagnose Alzheimer's Disease
从肉体到细丝的流畅性:多尺度神经影像数据的整理、表示和分析,以表征和诊断阿尔茨海默病
  • 批准号:
    10462257
  • 财政年份:
    2023
  • 资助金额:
    --
  • 项目类别:
A scalable cloud-based framework for multi-modal mapping across single neuron omics, morphology and electrophysiology
一个可扩展的基于云的框架,用于跨单个神经元组学、形态学和电生理学的多模式映射
  • 批准号:
    10725550
  • 财政年份:
    2023
  • 资助金额:
    --
  • 项目类别:
Impact of Autonomic Dysfunction on Multi-Organ Dysfunction following Severe TBI: The AUTO-BOOST Study
严重 TBI 后自主神经功能障碍对多器官功能障碍的影响:AUTO-BOOST 研究
  • 批准号:
    10607731
  • 财政年份:
    2023
  • 资助金额:
    --
  • 项目类别:
Characterizing chemical threat agent exposures using a lung-on-a-chip platform and multi-omic analysis of common pathophysiological mechanisms
使用芯片肺平台和常见病理生理机制的多组学分析来表征化学威胁剂暴露
  • 批准号:
    10708553
  • 财政年份:
    2023
  • 资助金额:
    --
  • 项目类别:
An Engineered Hydrogel Platform to Improve Neural Organoid Reproducibility for a Multi-Organoid Disease Model of 22q11.2 Deletion Syndrome
一种工程水凝胶平台,可提高 22q11.2 缺失综合征多器官疾病模型的神经类器官再现性
  • 批准号:
    10679749
  • 财政年份:
    2023
  • 资助金额:
    --
  • 项目类别:
AI models of multi-omic data integration for ming longevity core signaling pathways
长寿核心信号通路多组学数据整合的人工智能模型
  • 批准号:
    10745189
  • 财政年份:
    2023
  • 资助金额:
    --
  • 项目类别:
Establishment of a multi-center biobank of patient-specific induced pluripotent stem cells for pediatric sepsis research
建立用于儿童脓毒症研究的患者特异性诱导多能干细胞多中心生物库
  • 批准号:
    10649014
  • 财政年份:
    2023
  • 资助金额:
    --
  • 项目类别:
Ssimusango: Multi-level intervention for intersectional stigma reduction to improve HIV outcomes for transgender women
西穆桑戈:多层次干预减少交叉耻辱,以改善跨性别女性的艾滋病毒结果
  • 批准号:
    10755926
  • 财政年份:
    2023
  • 资助金额:
    --
  • 项目类别:
Leveraging multi-omics to maximize the scientific value of pediatric sepsis biorepository and advance patient endotyping
利用多组学最大限度地发挥儿科脓毒症生物样本库的科学价值并推进患者内分型
  • 批准号:
    10731811
  • 财政年份:
    2023
  • 资助金额:
    --
  • 项目类别:
{{ showInfoDetail.title }}

作者:{{ showInfoDetail.author }}

知道了