4D-model
Het belangrijkste doel van Learn4DChromosome is om een 4D-model te maken voor de statistische vouwing van chromosomen en wat dat betekent voor hun functie. De ontwikkeling van nieuwe experimentele Hi-C, chromosoom, technieken heeft onlangs een doorbraak opgeleverd in het meten van chromosoomstructuur. Maar, in tegenstelling tot een microscoop leveren deze experimenten geen makkelijk interpreteerbare plaatjes op. Ze geven eerder een statistische maat voor gemiddelde wederzijdse interacties tussen chromosomale regio’s. Het interpreteren van Hi-C-kaarten op hun volledig kwantitatieve potentieel blijft een grote uitdaging.
Fysica van levende systemen
Chase Broedersz is theoretisch fysicus aan de VU Amsterdam, afdeling Natuur- en Sterrenkunde. Zijn onderzoeksgroep bestudeert de fysica van levende systemen, zoals bacteriën. Bacteriën spelen een belangrijke rol in de menselijke gezondheid en ziekte. Bacteriële chromosomen moeten niet alleen sterk samengedrukt zijn om in de cel te passen, maar hun organisatie moet ook vitale processen zoals genentranscriptie, DNA-replicatie en segregatie vergemakkelijken.
"Bacteriële chromosomen zijn niet op een volledig willekeurige manier gevouwen, zoals een reguliere polymeer. Ze zijn ook niet gevouwen in een regelmatige structuur, zoals veel eiwitten. Het is iets daartussenin dat ik statistische chromosoomvouwing noem, die sterk wordt gecontroleerd door de cel. Deze statistische vouwing kenmerkt de inherent variabele en dynamische aard van chromosomen. Het begrijpen van de statistische organisatie van chromosoomstructuur in levende, groeiende en replicerende bacteriën is een belangrijke uitdaging", aldus Chase Broedersz.
Ambitieuze doelen
Wanneer gevraagd wordt naar de meest ambitieuze doelen van zijn project, zegt Broedersz: "Het ontwikkelen van een theoretische 'lens' die de informatie in Hi-C-kaarten decodeert, waardoor niet alleen directe 'afbeeldingen' worden geleverd, maar ook 'films' voor de 4D-statistische organisatie van bacteriële chromosomen." De sleutel tot de op data gebaseerde theoretische benadering van Broedersz, is het combineren van informatie en op natuurkunde gebaseerde leertechnieken. Naast het bieden van nieuwe inzichten in cruciale biologische processen, kunnen de in Learn4DChromosome ontwikkelde resultaten en tools helpen ontrafelen hoe bacteriële chromosomen reageren op genetische verstoringen en medicijnbehandelingen zoals antibiotica.
Consolidator Grant
De ERC gebruikt de Consolidator Grant om uitmuntende hoofdonderzoekers voor een periode van vijf jaar te ondersteunen in het carrièrestadium waarin zij mogelijk nog bezig zijn hun eigen onafhankelijke onderzoeksteam of programma op te zetten.