RNA World/Scientific objectives/nl

Aus Rechenkraft
Zur Navigation springen Zur Suche springen
Languages Languages

Deutsch ja.gif   Deutsch •  Deutsch nein.gif   English

Project: CRISPR

Met hulp van het RNA World-project nemen we systematisch alle organismen onder de loep met het oog op de aanwezigheid van alle bekende typen van deze moleculaire afweersystematiek. We hopen daardoor een omvangrijk overzicht met betrekking tot de globale verdeling en de voorkomende varianten van dit systeem te verkrijgen en zullen met wat geluk mogelijk zelfs nieuwe systemen ontdekken. De resultaten van een dergelijk onderzoek leveren een enorme hoeveelheid aan potentiële toepassingen. Dat zou zich kunnen uitstrekken van de optimalisering van de mikrobiologische productie van voedingsmiddelen tot nieuwe wegen in de bestrijding van multiresistente bacterieën.

Literatuur:

  • Barrangou R, Fremaux C, Deveau H, Richards M, Boyaval P, Moineau S, Romero DA, Horvath P. CRISPR provides acquired resistance against viruses in prokaryotes. Science. 2007 Mar 23;315(5819):1709-12.
  • Wiedenheft B, Zhou K, Jinek M, Coyle SM, Ma W, Doudna JA. Structural basis for DNase activity of a conserved protein implicated in CRISPR-mediated genome defense. Structure. 2009 Jun 10;17(6):904-12.
  • Hale CR, Zhao P, Olson S, Duff MO, Graveley BR, Wells L, Terns RM, Terns MP. RNA-guided RNA cleavage by a CRISPR RNA-Cas protein complex. Cell. 2009 Nov 25;139(5):945-56.
  • Marraffini LA, Sontheimer EJ. CRISPR interference: RNA-directed adaptive immunity in bacteria and archaea. Nat Rev Genet. 2010 Feb 2. [Epub ahead of print].

Project: GEMM

  • Het GEMM RNA Motiv is een zogenoemd â??in cisâ?? werkende RNAâ??schakelaarâ??, die de secundaire â??boodschapperâ??stofcyclisch di-GMP kan herkennen. Het principe van het functioneren is erop gebaseerd dat het GEMM RNA Motiv aan het 5â?? einde van een mRNA gelokaliseerd is en deze â??boodschapperâ??stof bindt, als die in de cel geproduceerd wordt. Als gevolg van deze verbinding verandert de structuur van deze RNAâ??schakelaarâ??, zodat het stroomopwaarts gelegen deel van het mRNA, die een proteïne codeert, in zijn functie beïnvloed wordt en wel zo dat afhankelijk van het exacte type van het GEMM Motiv de productie van het betreffende proteïne ofwel geactiveerd ofwel onderdrukt wordt. Met andere woorden: GEMM dient als een op RNA-gebaseerde moleculaire â??schakelaarâ?? om de productie van een proteïne te controleren.

Er zijn twee redenen waarom wij geïnteresseerd zijn in dit RNA: ten eerste zijn de â??schakeleigenschappenâ?? hoogst interessant voor toepassingen op het gebied van de synthetische biologie en ten tweede controleert het GEMM Motiv de productie van een veelvoud van proteïnen, die essentieel zijn voor de mogelijkheid van enkele patogenen om menselijke cellen te kunnen aanvallen. Voorbeelden van dergelijke patogenen zijn de cholera veroorzakende bacterie Vibrio cholerae of Bacillus anthracis, de veroorzaker van miltvuur (anthrax). Wat RNA World op dit moment doet is het systematisch en grondig onderzoeken van alle volledig gesequenteerde organismen om dit GEMM Motiv te identificeren.

Literatuur:

  • Sudarsan N, Lee ER, Weinberg Z, Moy RH, Kim JN, Link KH, Breaker RR. Riboswitches in eubacteria sense the second messenger cyclic di-GMP. Science. 2008 Jul 18;321(5887):411-3.
  • Smith KD, Lipchock SV, Ames TD, Wang J, Breaker RR, Strobel SA. Structural basis of ligand binding by a c-di-GMP riboswitch. Nat Struct Mol Biol. 2009 Dec;16(12):1218-23. Epub 2009 Nov 8.

Project: 6S

  • 6s RNA is een klein niet coderend RNA met een lengte van ongeveer 200 nukleotiden, die veel voorkomt in bacterieën en zo nu en dan binnen een organisme zelfs in meerdere genkopieën voorkomt. Dit RNA lijkt een systeem te zijn voor het opslaan van het RNA Polymerase als er een gebrek is aan voedingstoffen.

Interessant is dat dit RNA op basis van zijn speciale structuur voor het bacteriële RNA Polymerase kan dienen als grondvorm voor de productie van kleine RNAâ??s met de grootte van miRNAâ??s, zodra er na hernieuwde toevoer van voedingsstoffen weer voldoende hoeveelheden intracellulaire NTPâ??s voorhanden zijn. Dit bewijst dat RNA Polymerasen zowel als DNA-afhankelijke RNA Polymerasen als ook als RNA-afhankelijke RNA Polymerasen kunnen functioneren. In dit project brengen we de aanwezigheid van dit belangrijke regulerende systeem in alle volledig gesequenteerde organismen in kaart.

Literatuur:

  • Willkomm DK, Hartmann RK. 6S RNA - an ancient regulator of bacterial RNA polymerase rediscovered. Biol Chem. 2005 Dec;386(12):1273-7.
  • Wassarman KM, Saecker RM. Synthesis-mediated release of a small RNA inhibitor of RNA polymerase. Science. 2006 Dec 8;314(5805):1601-3.
  • Gildehaus N, Neusser T, Wurm R, Wagner R. Studies on the function of the riboregulator 6S RNA from E. coli: RNA polymerase binding, inhibition of in vitro transcription and synthesis of RNA-directed de novo transcripts. Nucleic Acids Res. 2007;35(6):1885-96.
  • Wassarman KM. 6S RNA: a regulator of transcription. Mol Microbiol. 2007 Sep;65(6):1425-31.

Project: Thermo

  • Alle tot nu toe in dit kader onderzochte organismen reageren op een plotselinge daling van de omgevingstemperatuur met het activeren van een gespecialiseerd genetisch programma, die aangeduid wordt met â??antwoord op een koudeschokâ?(CSR).

Dit cellulaire antwoord op spanning dient ertoe om een brede hoeveelheid met temperatuurswisselingen samenhangende veranderingen van moleculaire structuren, transportprocessen, chemische reacties enz. te neutraliseren. Het doel van dit project is de systematische identificatie van niet coderende RNAâ??s (ncRNAâ??s), die gekoppeld zijn aan thermoregulerende processe. Hierbij nemen we alle organismen onder de loep, waarvan de â??genomenâ?? volledig gesequenteerd zijn.

Literatuur:

  • Weber MHW, Marahiel MA. Bacterial cold shock responses. Sci Prog. 2003;86(Pt 1-2):9-75.

Project: Mtb, Myctu, Mycle & Myc

  • Mycobacterium tuberculosis is de veroorzaker van http://nl.wikipedia.org/wiki/Tuberculose tuberculos] (TB), een wereldwijde pandemie, die besmettelijk is en door de lucht overgebracht wordt. Het is schrikwekkend dat meer dan twee miljard mensen â?? dat komt overeen met een derde deel van de werelbevolking- geïnfecteerd is met TB bacterieën. Erger nog, multiresistente TB ( MDR-TB) is een vorm van TB die niet meer met de standaardtherapieën kan worden behandeld en nu al in bijna alle landen aangetroffen wordt, die onder toezicht staan van de WHO en haar partners. Alleen al in het jaar 2007 stierven volgens informatie van de WHO in totaal 1,7 miljoen mensen aan TB, wat overeenkomt met ongeveer 4800 sterfgevallen per dag en TB tot een van de, wereldwijd, grootste doodsoorzaken bestempelt.

Omdat intussen bekend is dat bepaalde niet coderende RNAâ??s (ncRNAâ??s) noodzakelijk zijn om de mogelijkheden van veel ziekteverwekkers om hun â??gastâ?? te besmetten, te controleren, zijn we van plan om in dit project een veelomvattende analyse te maken om alle tot nu toe bekende ncRNAâ??s in Mycobacterium tuberculosis te identificeren. Bovendien breiden we onze bio-informatische onderzoeken in dusdanige mate uit, dat tenslotte alle volledig gesequenteerde organismen van de stam Mycobacterium, inclusief het lepra veroorzakende bacterie Mycobacterium leprae erin begrepen zullen zijn. Daarin vergelijken we patogene met niet-patogene bacterieënstammen om zo mogelijk op ncRNA gebaseerde verschillen te ontdekken, die opgesloten zouden kunnen zitten in virulentieprocessen. Om de biologische en medische relevantie van de door onze computers ondersteunde onderzoeken te testen, zullen in samenwerking met onze onderzoekspartners in India laboratoriumexperimenten uitgevoerd worden. Het ligt voor de hand, dat de ontdekking van een voor de patogeniteit van dit organisme essentiële ncRNA een prachtig uitgangspunt kan zijn voor de ontwikkeling van nieuwe medicijnen om in de toekomst TB te kunnen behandelen.

Literatuur:

  • Cole ST, Brosch R, Parkhill J, Garnier T, Churcher C, Harris D, Gordon SV, Eiglmeier K, Gas S, Barry CE 3rd, Tekaia F, Badcock K, Basham D, Brown D, Chillingworth T, Connor R, Davies R, Devlin K, Feltwell T, Gentles S, Hamlin N, Holroyd S, Hornsby T, Jagels K, Krogh A, McLean J, Moule S, Murphy L, Oliver K, Osborne J, Quail MA, Rajandream MA, Rogers J, Rutter S, Seeger K, Skelton J, Squares R, Squares S, Sulston JE, Taylor K, Whitehead S, Barrell BG. Deciphering the biology of Mycobacterium tuberculosis from the complete genome sequence. Nature. 1998 Jun 11;393(6685):537-44.
  • Camus JC, Pryor MJ, Médigue C, Cole ST. Re-annotation of the genome sequence of Mycobacterium tuberculosis H37Rv. Microbiology. 2002 Oct;148(Pt 10):2967-73.
  • Terwilliger TC, Park MS, Waldo GS, Berendzen J, Hung LW, Kim CY, Smith CV, Sacchettini JC, Bellinzoni M, Bossi R, De Rossi E, Mattevi A, Milano A, Riccardi G, Rizzi M, Roberts MM, Coker AR, Fossati G, Mascagni P, Coates AR, Wood SP, Goulding CW, Apostol MI, Anderson DH, Gill HS, Eisenberg DS, Taneja B, Mande S, Pohl E, Lamzin V, Tucker P, Wilmanns M, Colovos C, Meyer-Klaucke W, Munro AW, McLean KJ, Marshall KR, Leys D, Yang JK, Yoon HJ, Lee BI, Lee MG, Kwak JE, Han BW, Lee JY, Baek SH, Suh SW, Komen MM, Arcus VL, Baker EN, Lott JS, Jacobs W Jr, Alber T, Rupp B. The TB structural genomics consortium: a resource for Mycobacterium tuberculosis biology. Tuberculosis (Edinb). 2003;83(4):223-49.
  • Chhabria M, Jani M, Patel S. New frontiers in the therapy of tuberculosis: fighting with the global menace. Mini Rev Med Chem. 2009 Apr;9(4):401-30.

Project: sRib

In dit project onderzoeken we alle gesequenteerde organismes op ribozymen. Ook nemne we daarin kunstmatig tot stand gekomen ribozymen mee, om vast te stellen of er analogie bestaat met de natuurlijke vormen.

Literatuur:

  • Tang J, Breaker RR. Structural diversity of self-cleaving ribozymes. Proc Natl Acad Sci U S A. 2000 May 23;97(11):5784-9.
  • Johnston WK, Unrau PJ, Lawrence MS, Glasner ME, Bartel DP. RNA-catalyzed RNA polymerization: accurate and general RNA-templated primer extension. Science. 2001 May 18;292(5520):1319-25.
  • Zaher HS, Unrau PJ. Selection of an improved RNA polymerase ribozyme with superior extension and fidelity. RNA. 2007 Jul;13(7):1017-26.
  • Lincoln TA, Joyce GF. Self-sustained replication of an RNA enzyme. Science. 2009 Feb 27;323(5918):1229-32. Epub 2009 Jan 8.

Project: tRNA & tRNA-like

  • tRNAâ??s zijn essentiële componenten van de cellulaire proteïnesynthesemachinerie, en nemen echter ook aanvullende functies over, zoals b.v. de regulering van de â??genenexpressieâ?? in samenhang met het T-box element of zijn nodig als â??primerâ?? voor de â??reverseâ?? verandering van het â??HIV-Genomâ?? â?? een proces, dat essentieel is voor de virale integratie met het â??genomâ?? van de â??gastâ??. Daarenboven zijn tRNAâ??s noodzakelijk voor de vorming van bacteriële celwanden en komen in bepaalde lipiden voor, wat hen tot een uiterst veelzijdige klasse van moleculen maakt. Interessant is dat intussen een rits van op tRNA lijkende sequenties in de â??genomenâ?? van een aantal plantenvirussen ontdekt zijn, die in samenhang lijken te staan met de regulering van virale replicatie.

In het kader van dit project proberen we een volledig overzicht op te stellen van het voorkomen van tRNAâ??s en t-TNA-achtige sequenties in organismen . Daarbij hopen we tot nog toe onontdekte tRNA varianten te ontdekken.

Literatuur:

  • Wegrzyn G, Wegrzyn A. Is tRNA only a translation factor or also a regulator of other processes? J Appl Genet. 2008;49(1):115-22.
  • Dreher TW. Role of tRNA-like structures in controlling plant virus replication. Virus Res. 2009 Feb;139(2):217-29. Epub 2008 Jul 30.
  • Rich A. The era of RNA awakening: structural biology of RNA in the early years. Q Rev Biophys. 2009 May;42(2):117-37. Epub 2009 Jul 29.
  • Pütz J, Giegé R, Florentz C. Diversity and similarity in the tRNA world: overall view and case study on malaria-related tRNAs. FEBS Lett. 2010 Jan 21;584(2):350-8.
  • Francklyn CS, Minajigi A. tRNA as an active chemical scaffold for diverse chemical transformations. FEBS Lett. 2010 Jan 21;584(2):366-75.

Project: T-box

  • De T-box leader is deel van het 5â??terminale einde van een rij van mRNAâ??s en is een RNA element, dat een regulerende functie bij de controle van de proteïneproductie heeft, doordat het met ongeladen tRNAâ??s reageert.

In dit project wordt de RNA World supercomputer ingezet om binnen de totale â??levensboomâ?? T-box elementen te indentificeren.

Literatuur:

  • Grundy FJ, Rollins SM, Henkin TM. Interaction between the acceptor end of tRNA and the T box stimulates antitermination in the Bacillus subtilis tyrS gene: a new role for the discriminator base. J Bacteriol. 1994 Aug;176(15):4518-26.
  • Gerdeman MS, Henkin TM, Hines JV. Solution structure of the Bacillus subtilis T-box antiterminator RNA: seven nucleotide bulge characterized by stacking and flexibility. J Mol Biol. 2003 Feb 7;326(1):189-201.
  • Green NJ, Grundy FJ, Henkin TM. The T box mechanism: tRNA as a regulatory molecule. FEBS Lett. 2010 Jan 21;584(2):318-24.

Project: GA

Zodra er een nieuwe â??genomensequentieâ?? gepubliceerd wordt, vindt er een geautomatiseerde annotatie van de erbij horende â??lettervolgordeâ??( d.w.z. van de basen van de corresponderende DNA-moleculen) plaats. Tijdens dit proces worden alle delen, die gebaseerd op de genetische standaardcode en enkele welbekende regels voor proteïnen coderen, geïdentificeerd. Afgezien van voor ribosomen relevante RNAâ??s, zoals de rRNAâ??s, tRNAâ??s en enkele algemeen voorkomende niet-coderende RNAâ??s, wordt de meerderheid van de ncRNAâ??s niet ontdekt. In dit project concentreren we ons erop om dit â??gatâ?? in de annotaties te dichten, doordat we systematisch zoeken naar ncRNAâ??s in de bekende â??genomenâ?? en onze voor ncRNA relevante resultaten toevoegen aan de standaard noteringsmethoden.