BBSRC-NSF/BIO - Deciphering the rules of nucleus architecture with synthetic cells and organelles

BBSRC-NSF/BIO - 用合成细胞和细胞器破译细胞核结构的规则

基本信息

  • 批准号:
    BB/W00125X/1
  • 负责人:
  • 金额:
    $ 76.63万
  • 依托单位:
  • 依托单位国家:
    英国
  • 项目类别:
    Research Grant
  • 财政年份:
    2022
  • 资助国家:
    英国
  • 起止时间:
    2022 至 无数据
  • 项目状态:
    未结题

项目摘要

One of the hallmarks of cellular systems is the non-uniform spatial distribution of biomolecular content. Although compartmentalisation of content can be found across all life classes, it is a particularly marked feature in eukaryotes which contain a diverse array of subcellular organelles. Organelles are discrete structures within cells that exist in distinct chemical space, and are specialised to perform defined biochemical tasks. The dominant eukaryotic organelle is the nucleus which houses the genome and ensures spatial segregation of transcription and translation. It is thought that the ability of eukaryotes to compartmentalise functions in the nucleus and other organelles is behind their behavioural sophistication. Technological limitations, however, have meant that our fundamental understanding of the underpinning design principles that govern compartmentalisation in cells is lacking.Why do cells compartmentalise content? What defines the size and number of sub-compartments? How does nuclear architecture affect DNA transcription and protein synthesis? What governs the relationship between the size of the nucleus and the size of a cell? There is a need for new experimental and modelling technologies to shed light on these questions.Recent years have seen the emergence of bottom-up synthetic biology as a powerful new research discipline in the fundamental biosciences: re-engineering biology to decipher the rules of life by building synthetic cells. Synthetic cells are structures that mimic biological cells in form, function and behaviour. They are made by bringing together biomolecular blocks in defined combination to replicate aspects of cellular life: understanding biology by building a new biology. This research area has seen remarkable growth in recent times, partly driven by pioneering new technologies in our labs at Imperial and Caltech to model, manipulate and make new biomolecular systems.In this collaborative and international project, our UK and US teams will work in parallel to develop new microfluidic and synthetic biology technologies to assemble synthetic cells that contain nucleus-like organelles. Together with integration with new mathematical models, we will use our synthetic cells to investigate the above unresolved fundamental questions relating to cell biology. By deconstructing and reconstructing the key cellular architectural motif of the nucleus, we aim to unravel the fundamental principles of eukaryotic architecture, and of cellular compartmentalisation more generally. The modelling and experimental platforms we will be developing will be versatile, generalisable, open access, and deskilled, allowing our enabling technologies and toolkits to be utilised by the wider academic community to tackle diverse biological challenges using synthetic cells.Although this project will focus on questions relating to fundamental biology, the engineering rule-book we will be developing as a result of our insights, combined with the novel technologies we will be developing can be deployed for the construction of a new generation of synthetic cell devices with uses in the clinic and industry as smart therapeutic agents, as bioreactors, and in bioremediation. Moreover, the unique trans-Atlantic collaboration facilitated by this scheme will also serve as a bridge between large-scale consortia in the USA and UK dedicated to the grand challenge of building a synthetic cell from scratch.
细胞系统的特征之一是生物分子含量的非均匀空间分布。虽然在所有的生命类中都可以发现内容物的区室化,但它在含有各种亚细胞器的真核生物中是一个特别显著的特征。细胞器是存在于不同化学空间中的细胞内的离散结构,并且专门执行定义的生化任务。占优势的真核细胞器是容纳基因组并确保转录和翻译的空间分离的细胞核。人们认为,真核生物在细胞核和其他细胞器中划分功能的能力是其行为复杂性的背后。然而,技术的局限性意味着我们对控制细胞中分区的基本设计原则缺乏基本的理解。为什么细胞要对内容进行分区?什么定义子隔间的大小和数量?核结构如何影响DNA转录和蛋白质合成?是什么决定了细胞核的大小和细胞大小之间的关系?近年来,自下而上的合成生物学(bottom-up synthetic biology)作为基础生物科学中一个强大的新研究学科出现:通过构建合成细胞,重新设计生物学,以破译生命规则。合成细胞是在形式、功能和行为上模仿生物细胞的结构。它们是通过将生物分子块以定义的组合聚集在一起来复制细胞生命的各个方面而制成的:通过建立新的生物学来理解生物学。近年来,这一研究领域取得了显著的发展,部分原因是我们在帝国理工和加州理工的实验室采用了先进的新技术来模拟、操纵和制造新的生物分子系统。在这个国际合作项目中,我们的英国和美国团队将同时开发新的微流体和合成生物学技术,以组装含有核样细胞器的合成细胞。结合新的数学模型,我们将使用我们的合成细胞来研究上述与细胞生物学有关的未解决的基本问题。通过解构和重建细胞核的关键细胞结构基序,我们的目标是解开真核生物结构的基本原则,更普遍的细胞区室化。我们将开发的建模和实验平台将是多功能的、可推广的、开放获取的和技术化的,使我们的技术和工具包能够被更广泛的学术界利用,以利用合成细胞应对各种生物学挑战。虽然这个项目将侧重于与基础生物学相关的问题,但我们将根据我们的见解开发工程规则手册,结合我们将开发的新技术,可以用于构建新一代的合成细胞装置,在临床和工业中用作智能治疗剂,生物反应器和生物修复。此外,该计划促进的独特跨大西洋合作也将成为美国和英国大型财团之间的桥梁,致力于从零开始构建合成细胞的巨大挑战。

项目成果

期刊论文数量(8)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(0)
Biomimetic behaviors in hydrogel artificial cells through embedded organelles.
水凝胶人造细胞中的仿生行为通过嵌入的细胞器。
What it means to be alive: a synthetic cell perspective
  • DOI:
    10.1098/rsfs.2023.0036
  • 发表时间:
    2023-08-11
  • 期刊:
  • 影响因子:
    4.4
  • 作者:
  • 通讯作者:
Present and future of synthetic cell development
合成细胞开发的现状和未来
Dynamic Reconfiguration of Subcompartment Architectures in Artificial Cells.
  • DOI:
    10.1021/acsnano.2c02195
  • 发表时间:
    2022-06-28
  • 期刊:
  • 影响因子:
    17.1
  • 作者:
    Zubaite, Greta;Hindley, James W.;Ces, Oscar;Elani, Yuval
  • 通讯作者:
    Elani, Yuval
{{ 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 }}

Yuval Elani其他文献

Hydrogels as functional components in artificial cell systems
水凝胶作为人工细胞系统中的功能性成分
  • DOI:
    10.1038/s41570-022-00404-7
  • 发表时间:
    2022-07-27
  • 期刊:
  • 影响因子:
    51.700
  • 作者:
    Matthew E. Allen;James W. Hindley;Divesh K. Baxani;Oscar Ces;Yuval Elani
  • 通讯作者:
    Yuval Elani

Yuval Elani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('Yuval Elani', 18)}}的其他基金

Engineering biological signaling pathways using synthetic cells (SIGSYNCELL)
使用合成细胞工程生物信号通路 (SIGSYNCELL)
  • 批准号:
    EP/Y031326/1
  • 财政年份:
    2024
  • 资助金额:
    $ 76.63万
  • 项目类别:
    Research Grant
Japan_IPAP: Novel nanotechnologies for on-site expression and reconstitution of membrane-embedded machineries in synthetic cells
Japan_IPAP:用于合成细胞中膜嵌入机械的现场表达和重建的新型纳米技术
  • 批准号:
    BB/X012565/1
  • 财政年份:
    2023
  • 资助金额:
    $ 76.63万
  • 项目类别:
    Research Grant
Dial-a-membrane: precision engineering of sub-micron self-assembled materials
Dial-a-membrane:亚微米自组装材料的精密工程
  • 批准号:
    EP/V048651/1
  • 财政年份:
    2021
  • 资助金额:
    $ 76.63万
  • 项目类别:
    Research Grant
An engineering rulebook for interfacing living and non-living cells
连接活细胞和非活细胞的工程规则手册
  • 批准号:
    MR/S031537/1
  • 财政年份:
    2020
  • 资助金额:
    $ 76.63万
  • 项目类别:
    Fellowship
Engineering Living/Synthetic Hybrid Assemblies (LSHAs) as Functional Units for Synthetic Biology
工程活性/合成混合组件 (LSHA) 作为合成生物学的功能单元
  • 批准号:
    EP/N016998/1
  • 财政年份:
    2016
  • 资助金额:
    $ 76.63万
  • 项目类别:
    Fellowship

相似国自然基金

SYNJ1蛋白片段通过促进突触蛋白NSF聚集在帕金森病发生中的机制研究
  • 批准号:
  • 批准年份:
    2022
  • 资助金额:
    30 万元
  • 项目类别:
    青年科学基金项目
NSF蛋白亚硝基化修饰所介导的GluA2 containing-AMPA受体膜稳定性在卒中后抑郁中的作用及机制研究
  • 批准号:
    82071300
  • 批准年份:
    2020
  • 资助金额:
    55 万元
  • 项目类别:
    面上项目
参加中美(NSFC-NSF)生物多样性项目评审会
  • 批准号:
    31981220281
  • 批准年份:
    2019
  • 资助金额:
    2.3 万元
  • 项目类别:
    国际(地区)合作与交流项目
参加中美(NSFC-NSF)生物多样性项目评审会
  • 批准号:
  • 批准年份:
    2019
  • 资助金额:
    2 万元
  • 项目类别:
    国际(地区)合作与交流项目
中美(NSFC-NSF)EEID联合评审会
  • 批准号:
    81981220037
  • 批准年份:
    2019
  • 资助金额:
    2.1 万元
  • 项目类别:
    国际(地区)合作与交流项目
中美(NSFC-NSF)EEID联合评审会
  • 批准号:
  • 批准年份:
    2019
  • 资助金额:
    2.6 万元
  • 项目类别:
    国际(地区)合作与交流项目
中美(NSFC-NSF)EEID联合评审会
  • 批准号:
  • 批准年份:
    2019
  • 资助金额:
    1.2 万元
  • 项目类别:
    国际(地区)合作与交流项目
Mon1b 协同NSF调控早期内吞体膜融合的机制研究
  • 批准号:
    31671397
  • 批准年份:
    2016
  • 资助金额:
    67.0 万元
  • 项目类别:
    面上项目

相似海外基金

BBSRC-NSF/BIO: An AI-based domain classification platform for 200 million 3D-models of proteins to reveal protein evolution
BBSRC-NSF/BIO:基于人工智能的域分类平台,可用于 2 亿个蛋白质 3D 模型,以揭示蛋白质进化
  • 批准号:
    BB/Y000455/1
  • 财政年份:
    2024
  • 资助金额:
    $ 76.63万
  • 项目类别:
    Research Grant
BBSRC-NSF/BIO: An AI-based domain classification platform for 200 million 3D-models of proteins to reveal protein evolution
BBSRC-NSF/BIO:基于人工智能的域分类平台,可用于 2 亿个蛋白质 3D 模型,以揭示蛋白质进化
  • 批准号:
    BB/Y001117/1
  • 财政年份:
    2024
  • 资助金额:
    $ 76.63万
  • 项目类别:
    Research Grant
22-BBSRC/NSF-BIO Building synthetic regulatory units to understand the complexity of mammalian gene expression
22-BBSRC/NSF-BIO 构建合成调控单元以了解哺乳动物基因表达的复杂性
  • 批准号:
    BB/Y008898/1
  • 财政年份:
    2024
  • 资助金额:
    $ 76.63万
  • 项目类别:
    Research Grant
20-BBSRC/NSF-BIO Regulatory control of innate immune response in marine invertebrates
20-BBSRC/NSF-BIO 海洋无脊椎动物先天免疫反应的调节控制
  • 批准号:
    BB/W017865/1
  • 财政年份:
    2024
  • 资助金额:
    $ 76.63万
  • 项目类别:
    Research Grant
22-BBSRC/NSF-BIO - Interpretable & Noise-robust Machine Learning for Neurophysiology
22-BBSRC/NSF-BIO - 可解释
  • 批准号:
    BB/Y008758/1
  • 财政年份:
    2024
  • 资助金额:
    $ 76.63万
  • 项目类别:
    Research Grant
22-BBSRC/NSF-BIO: Community-dependent CRISPR-cas evolution and robust community function
22-BBSRC/NSF-BIO:群落依赖性 CRISPR-cas 进化和强大的群落功能
  • 批准号:
    BB/Y008774/1
  • 财政年份:
    2024
  • 资助金额:
    $ 76.63万
  • 项目类别:
    Research Grant
UKRI/BBSRC-NSF/BIO: Interpretable and Noise-Robust Machine Learning for Neurophysiology
UKRI/BBSRC-NSF/BIO:用于神经生理学的可解释且抗噪声的机器学习
  • 批准号:
    2321840
  • 财政年份:
    2023
  • 资助金额:
    $ 76.63万
  • 项目类别:
    Continuing Grant
21-BBSRC/NSF-BIO: Developing large serine integrases as tools for constructing and manipulating synthetic replicons.
21-BBSRC/NSF-BIO:开发大型丝氨酸整合酶作为构建和操作合成复制子的工具。
  • 批准号:
    BB/X012085/1
  • 财政年份:
    2023
  • 资助金额:
    $ 76.63万
  • 项目类别:
    Research Grant
UKRI/BBSRC-NSF/BIO Determining the Roles of Fusarium Effector Proteases in Plant Pathogenesis
UKRI/BBSRC-NSF/BIO 确定镰刀菌效应蛋白酶在植物发病机制中的作用
  • 批准号:
    BB/X012131/1
  • 财政年份:
    2023
  • 资助金额:
    $ 76.63万
  • 项目类别:
    Research Grant
BBSRC-NSF/BIO. Globally harmonized re-analysis of Data Independent Acquisition (DIA) proteomics datasets enables the creation of new resources
BBSRC-NSF/BIO。
  • 批准号:
    BB/X002020/1
  • 财政年份:
    2023
  • 资助金额:
    $ 76.63万
  • 项目类别:
    Research Grant
{{ showInfoDetail.title }}

作者:{{ showInfoDetail.author }}

知道了