Mechanochemistry of Actin Networks
肌动蛋白网络的力学化学
基本信息
- 批准号:1363081
- 负责人:
- 金额:$ 47.67万
- 依托单位:
- 依托单位国家:美国
- 项目类别:Standard Grant
- 财政年份:2014
- 资助国家:美国
- 起止时间:2014-07-01 至 2017-08-31
- 项目状态:已结题
- 来源:
- 关键词:
项目摘要
Garegin A. Papoian of the University of Maryland, College Park is supported by an award from the Chemical Theory, Models and Computational Methods program, the Computational and Data-Enabled Science and Engineering program (CDS&E) and the Division of Advanced Cyberinfrastructure to develop advanced algorithms and software for computational modeling of "active matter" in biological and artificial systems. The Papoian research group focuses their attention on molecular motors. Commonly encountered matter in the natural world, such as gases, liquids and solids, are governed by random molecular collisions resulting from the surrounding thermal environment. However, in biological and artificial systems, molecular motors may generate directional forces, producing so-called active matter, with complex chemical and physical behaviors. One prominent example of an active matter is the actin cytoskeleton inside cells of higher organisms. The corresponding cytoskeletal chemistry and dynamics are responsible for cellular motility, shape and mechano-sensing. The Papoian laboratory applies their computational approaches to shed light on the principles of self-organization in active matter, to uncover the not-yet-well-understood interplay between the chemical and mechanical processes. The software and conceptual insights resulting from this research will lead to deeper understanding of the mechano-biology of cells and artificial active matter systems.Understanding active matter is one of the profound challenges of modern science. A prominent active matter system, the cytoskeleton of a eukaryotic cell, largely consists of actin networks, controlled spatially and temporally by an intricate web of signaling and regulatory proteins. The resulting couplings among the chemical, mechanical and transport processes give rise to emergent collective behavior, including cell migration and cellular mechano-sensing. Dr. Papoian's laboratory develops advanced algorithms and software for computational modeling of the actin-based cytoskeletons containing molecular motors, called myosins. They build upon the reaction-diffusion algorithms previously developed by Dr. Papoian's group by adding innovative mechanical models of the actin cytoskeleton. Their calculations significantly advance our current understanding of the principles governing actin network self-assembly and dynamics in both artificially reconstituted systems and living cells. In addition, newly developed computational algorithms impact many research areas beyond the actin cytoskeleton field, such as helping to better understand and model active gels. The simulation software will be freely disseminated on-line and also used in educational and outreach activities.
加列金A马里兰州大学帕克分校的Papoian获得了化学理论,模型和计算方法计划,计算和数据支持科学与工程计划(CDS E)和高级网络基础设施部门的奖项,以开发先进的算法和软件,用于生物和人工系统中“活性物质”的计算建模。 Papoian研究小组将注意力集中在分子马达上。 自然界中常见的物质,如气体、液体和固体,都是由周围热环境产生的随机分子碰撞控制的。 然而,在生物和人工系统中,分子马达可以产生定向力,产生所谓的活性物质,具有复杂的化学和物理行为。活性物质的一个突出例子是高等生物细胞内的肌动蛋白细胞骨架。相应的细胞骨架化学和动力学负责细胞运动,形状和机械传感。Papoian实验室应用他们的计算方法来阐明活性物质中的自组织原理,揭示化学和机械过程之间尚未完全理解的相互作用。从这项研究中产生的软件和概念见解将导致更深入地了解细胞和人工活性物质系统的机械生物学。了解活性物质是现代科学的深刻挑战之一。一个突出的活性物质系统,真核细胞的细胞骨架,主要由肌动蛋白网络组成,在空间和时间上由复杂的信号和调节蛋白网络控制。由此产生的化学,机械和运输过程之间的耦合引起紧急集体行为,包括细胞迁移和细胞机械传感。Papoian博士的实验室开发了先进的算法和软件,用于对含有分子马达(称为肌球蛋白)的肌动蛋白细胞骨架进行计算建模。他们在Papoian博士的小组以前开发的反应扩散算法的基础上,通过添加肌动蛋白细胞骨架的创新机械模型。 他们的计算大大推进了我们目前对人工重组系统和活细胞中肌动蛋白网络自组装和动力学原理的理解。此外,新开发的计算算法影响了肌动蛋白细胞骨架领域以外的许多研究领域,例如帮助更好地理解和建模活性凝胶。模拟软件将在网上免费传播,并用于教育和推广活动。
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 }}
Garegin Papoian其他文献
Energy Landscape Analysis Reveals Residual Order in Histone Tail Dynamics
- DOI:
10.1016/j.bpj.2009.12.1395 - 发表时间:
2010-01-01 - 期刊:
- 影响因子:
- 作者:
Davit Potoyan;Garegin Papoian - 通讯作者:
Garegin Papoian
Feedback between F-actin organization and active stress governs criticality and energy localization in the cell cytoskeleton
F-肌动蛋白组织与主动应激之间的反馈控制着细胞骨架中的临界性和能量定位
- DOI:
10.1038/s41567-025-02919-4 - 发表时间:
2025-06-18 - 期刊:
- 影响因子:18.400
- 作者:
Zachary Gao Sun;Nathan Zimmerberg;Patrick Kelly;Carlos Floyd;Garegin Papoian;Michael Murrell - 通讯作者:
Michael Murrell
Garegin Papoian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('Garegin Papoian', 18)}}的其他基金
Molecular Simulations of Biological Active Matter
生物活性物质的分子模拟
- 批准号:
2102684 - 财政年份:2021
- 资助金额:
$ 47.67万 - 项目类别:
Continuing Grant
Molecular Simulations of Biological Active Matter
生物活性物质的分子模拟
- 批准号:
1800418 - 财政年份:2018
- 资助金额:
$ 47.67万 - 项目类别:
Standard Grant
CAREER: Physico-Chemical Modeling of Filopodia Initiation, Dynamics, and Spatio-Temporal Regulation
职业:丝状伪足起始、动力学和时空调节的物理化学模型
- 批准号:
1119958 - 财政年份:2010
- 资助金额:
$ 47.67万 - 项目类别:
Continuing Grant
"An International Symposium on Solvation and Ionic Effects in Biomolecules: Theory to Experiment"
“生物分子溶剂化和离子效应国际研讨会:理论到实验”
- 批准号:
1032428 - 财政年份:2010
- 资助金额:
$ 47.67万 - 项目类别:
Standard Grant
CAREER: Physico-Chemical Modeling of Filopodia Initiation, Dynamics, and Spatio-Temporal Regulation
职业:丝状伪足起始、动力学和时空调节的物理化学模型
- 批准号:
0846701 - 财政年份:2009
- 资助金额:
$ 47.67万 - 项目类别:
Continuing Grant
SGER: Mechano-Chemical Approach to Actin Filament Bundle Self-Assembly and Growth
SGER:肌动蛋白丝束自组装和生长的机械化学方法
- 批准号:
0715225 - 财政年份:2007
- 资助金额:
$ 47.67万 - 项目类别:
Standard Grant
相似国自然基金
Ezrin磷酸化抑制剂调控Ezrin/Actin-
NRF2-HMOX1信号轴抑制铁死亡减轻脑缺
血再灌注损伤的机制研究
- 批准号:
- 批准年份:2025
- 资助金额:10.0 万元
- 项目类别:省市级项目
基于组学技术探究梅毒免疫逃逸新机制:脂蛋白TpF1经TAGLN2调控PI3K/Akt通路下调F-actin聚合抑制巨噬细胞吞噬功能
- 批准号:2025JJ90148
- 批准年份:2025
- 资助金额:0.0 万元
- 项目类别:省市级项目
基于Serpina3n/Filamin/F-actin轴促进隧道纳米管形成探讨颅脑创伤后移植新生小胶质细胞对神经炎症抑制的保护机制研究
- 批准号:MS25H090032
- 批准年份:2025
- 资助金额:0.0 万元
- 项目类别:省市级项目
GMFG/F-actin/cell adhesion 轴驱动 EHT 在造
血干细胞生成中的作用及机制研究
- 批准号:TGY24H080011
- 批准年份:2024
- 资助金额:0.0 万元
- 项目类别:省市级项目
基于 MLCK/MLC/F-actin 信号通路的黄姑鱼肠
道紧密连接结构损伤的作用机制研究
- 批准号:Y24C190042
- 批准年份:2024
- 资助金额:0.0 万元
- 项目类别:省市级项目
Actin cap新蛋白DEPDC7调控卵子成熟的分子机制研究
- 批准号:82371663
- 批准年份:2023
- 资助金额:45 万元
- 项目类别:面上项目
衰老相关分泌表型(SASP)介导 GLUT1/ACTIN 轴调控双硫死亡促进胃癌转移及益气温阳解毒方干预机制研究
- 批准号:82305347
- 批准年份:2023
- 资助金额:30.00 万元
- 项目类别:青年科学基金项目
凋亡囊泡通过LRP1-Actin-HDAC8抑制巨噬细胞促炎极化治疗糖尿病牙周骨缺损的作用机制研究
- 批准号:82301028
- 批准年份:2023
- 资助金额:30 万元
- 项目类别:青年科学基金项目
MLCK/F-actin/ZO-1信号通路重构紧密连接在电针促MCAO/R大鼠血脑屏障开放中的机制研究
- 批准号:LQ23H270009
- 批准年份:2023
- 资助金额:0.0 万元
- 项目类别:省市级项目
PbIMC1g通过调控actin-myosin motor功能介导动合子滑行和侵袭的分子机制研究
- 批准号:82372280
- 批准年份:2023
- 资助金额:49 万元
- 项目类别:面上项目
相似海外基金
Regulation of dynamic actin networks during epithelial morphogenesis
上皮形态发生过程中动态肌动蛋白网络的调节
- 批准号:
10617348 - 财政年份:2022
- 资助金额:
$ 47.67万 - 项目类别:
Regulation of dynamic actin networks during epithelial morphogenesis
上皮形态发生过程中动态肌动蛋白网络的调节
- 批准号:
10797655 - 财政年份:2022
- 资助金额:
$ 47.67万 - 项目类别:
Regulation of dynamic actin networks during epithelial morphogenesis
上皮形态发生过程中动态肌动蛋白网络的调节
- 批准号:
10406751 - 财政年份:2022
- 资助金额:
$ 47.67万 - 项目类别:
Chytrid fungi and the functional specification of actin networks
壶菌真菌和肌动蛋白网络的功能规范
- 批准号:
10276806 - 财政年份:2021
- 资助金额:
$ 47.67万 - 项目类别:
Chytrid fungi and the functional specification of actin networks
壶菌真菌和肌动蛋白网络的功能规范
- 批准号:
10452752 - 财政年份:2021
- 资助金额:
$ 47.67万 - 项目类别:
Chytrid fungi and the functional specification of actin networks
壶菌真菌和肌动蛋白网络的功能规范
- 批准号:
10621343 - 财政年份:2021
- 资助金额:
$ 47.67万 - 项目类别:
Control of actin filament networks by Arp2/3 complex and its regulators
Arp2/3 复合物及其调节剂对肌动蛋白丝网络的控制
- 批准号:
10602427 - 财政年份:2020
- 资助金额:
$ 47.67万 - 项目类别:
Control of actin filament networks by Arp2/3 complex and its regulators
Arp2/3 复合物及其调节剂对肌动蛋白丝网络的控制
- 批准号:
10163397 - 财政年份:2020
- 资助金额:
$ 47.67万 - 项目类别:
Control of actin filament networks by Arp2/3 complex and its regulators
Arp2/3 复合物及其调节剂对肌动蛋白丝网络的控制
- 批准号:
10396979 - 财政年份:2020
- 资助金额:
$ 47.67万 - 项目类别:
How do nucleation promoting factors build different actin networks?
成核促进因子如何构建不同的肌动蛋白网络?
- 批准号:
9761279 - 财政年份:2018
- 资助金额:
$ 47.67万 - 项目类别: