Project R-6391

Onderzoeksovereenkomst in het kader van het doctoraat van Anu Yadav (Onderzoek)

Via dit project willen we een beter inzicht verwerven in de genetische mechanismen en biochemische reactiepaden welke de cyanobacterie Arthrospira in staat stellen extreem hoge dosissen aan ioniserende straling (IS) te weerstaan. Onze voornaamste interesse hierbij gaat naar de cyanobacteriële stam PCC 8005 die in het levensonderhoud- en recycling-systeem MELiSSA gebruikt wordt en welke intensief bestudeerd wordt in de MIC groep van het SCK-CEN. Een eerste benadering is de aanmaak van een catalogus van genen en eiwitten/enzymen waarvan geweten is uit de literatuur dat zij betrokken zijn bij extreme bestendigheid tegen IS om zodoende via bioinformatische analyses Arthrospira genen en reactiepaden te identificeren die van betekenis zijn voor een IS-resistentie fenotype. Dit zal mij tevens toelaten om me meer vertrouwd te maken met de verscheidenheid aan IS-resistentie mechanismen in andere microorganismen. Bovendien zullen we bepaalde eiwit sequenties (bvb. ClpX, RecA, PriA, ..) nader onderzoeken om zo verdere aanwijzingen te vinden op moleculair vlak (bvb. eiwit motieven/domeinen) voor de extreme bestendigheid van Arthrospira sp. PCC 8005 tegen IS. Een tweede benadering is het uittesten van de IS-resistentie voor een brede set van Arthrospira stammen. Door de reeds beschikbare PCC 8005 genoom gegevens te vergelijken met die van IS-sensitieve Arthrospira stammen hopen we bijkomende (d.w.z. niet eerder beschreven) genen en reactiepaden gerelateerd aan IS-resistentie aan te kunnen duiden. Doorheen deze studies zal bijzondere aandacht worden gegeven aan DNA herstel mechanismen, systemen die instaan voor het voorkomen en/of verwijderenen van reactieve zuurstof moleculen ("reactive oxygen species", ROS), and regulatorische systemen van DNA transcriptie, inclusief de zogenaamde niet-coderende RNA's (ncRNA's). In een derde benadering zullen PCC 8005 cellen blootgesteld worden aan hoge dosissen gamma straling en globale gene expressie zal gemeten worden gedurende minstens één cyclus van fotosynthetische groei (d.z.w. in de aanwezigheid van licht, terwijl voorgaande expressie experimenten enkel uitgevoerd werden in het donker). Andere gen expressie experimenten kunnen afgestemd worden op specifieke vragen en doelstellingen omtrent de zeer hoge bestendigheid van stam PCC 8005 tegen IS. Algemeen beschouwd zullen bestraalde cellen ook bestudeerd worden voor DNA schade, eiwit modificatie, de aanwezigheid van ROS, en de cellulaire samenstelling aan pigmenten en anti-oxidanten. Nieuwe anti-oxidanten zullen gekarakeriseerd worden en verder onderzocht op structuur en functie. Een laatste aspect van het doctoraatsproject is de ontwikkeling van een genetisch systeem voor Arthrospira. Alhoewel Arthrospira tal van doeltreffende verdedigings-mechanismen heeft tegen inkomend DNA, zou de ontwikkeling van zo 'n genetisch systeem niet enkel de aanmaak van gen-specifieke mutanten toelaten bvb. voor de verificatie of het uittesten van een IS-gevoelig fenotype maar meer algemeen zou het ook een geweldige impuls geven aan het genetisch onderzoek van Arthrospira.

01 oktober 2015 - 30 september 2019