​ ​Hoof-navorsingstema: Funksionele mikrobiese bioinformatika
Groepleier: Dr Heinrich Volschenk
NRF gradering: C
Kantoor: JC Smuts Gebou A323
Tel.: +27 21 808 5851
Hoë-deurset tegnologieë genereer groot hoeveelhede multi-dimensionele biologiese data op die genoom, proteomika en metabolomika fronte. Daar is 'n groeiende behoefte aan die funksionele analise en integrasie van hierdie komplekse datastelle om ons interpretasie van komplekse biologiese sisteme te verfyn en om ons begrip van die dinamiese verhouding tussen die fisiologie van 'n organisme (fenoom) en sy genoomsamestelling, reagerende transkriptoom en uitgedrukte proteoom te herdefinieer.
In ons laboratorium, gebruik ons funksionele bioinformatika benaderings om gisfisiologie bestudeer. Dit behels vergelykende molekulêre profiele van gisgenoom DNA basispaaropeenvolgings en/of transkriptoom/proteoom profiele, gekombineer met patroon opsporing en netwerk analise om 'n molekulêre portret van spesifieke fisiologiese response in gis op te bou. Ons maak tans gebruik van hoë-deurset tegnologieë soos die geheelgenoom volgende generasie DNA basispaaropeenvolging bepalings en LC-MS/MS-gebaseerde proteomika, om onderskeidelik vergelykende genoom-wye kwantitatiewe eienskap lokusse (KEL) / enkel-nukleotied polimorfismes (ENP) en proteoom datastelle te genereer. Hierdie molekulêre profiele word rekenaar-verwerk en ontleed, deur die integrasie van data met die gedrag en interaksie van duisende gene en/of proteïene, vir hul korrelasie en funksionele verhoudings wat met spesifieke fisiologiese eienskappe verband hou.
Die nuwe omvattende insig van gisfisiologie sal in die toekoms toegepas kan word vir:
(A) terugwaartse ingenieurswese van industrie-spesifieke aangemete gisrasse met behulp van 'n ware stelsel-biologiese benadering
(B) ontdekking van onbekende paaie wat kan lei na antifungale dwelmteikens
(C) nuwe funksie voorspelling van (on)gekenmerkte gis gene/proteïene
Poligeniese fenotipe ontleding van S. cerevisiae met verbeterde inhibeerder toleransie Toleransie teen fermentasie inhibeerders in sellulose hidrolisaat wissel tussen S. cerevisiae stamme en word algemeen as 'n poligeniese eienskapp beskou, d.w.s bestaan ​​uit baie geenvariante wat gesamentlik bydra tot die fenotipe. Massa-identifisering van geenvariante met behulp van vergelykende geheelgenoom DNA basispaaropeenvolging bepalings, met 'n tegniek bekend as saamgevoegde-segregant geheelgenoom volgordebepaling, gekombineer met vergelykende proteomika ontleding van gisrasse met uitstaande inhibeerder toleransie teenoor stamme wat hierdie eienskap ontbreek, sal die gelyktydige kartering van verskeie genetiese loci wat verantwoordelik is vir komplekse eienskappe soos hoë-inhibeerder toleransie in staat te stel. Die kombinasie van die genoom-gebaseerde bioinformatika benadering met proteomika sal verder deur funksionele netwerk analise die teiken gene en proteïene in die gis betrokke by komplekse eienskappe uitlig. Die kennis wat gegenereer word sal toekomstige metaboliese ingenieurswese strategieë in S. cerevisiae vir gisrasse beter toegerus vir industriële-skaal bio-etanol produksie bepaal.
​Bevordering van natuurlike produk navorsing: 'n gevallestudie ondersoek na die fisiologiese reaksie van menslike patogene swamme op antifungale medisinale Suid-Afrikaanse plant ekstrakte
Indringende mikoses is die grootste oorsaak van sterftes onder immuun-onderdrukte mense. In sub-Sahara-Afrika, word fluconazole oorwegend as antifungale behandeling gebruik, maar langtermyn aanwending hiervan en ander antifungale middels lei tot die ontwikkeling ​​van weerstand met geen nuwe alternatiewe antifungale klasse/middels wat in die afgelope 25 jaar ontwikkel is nie. Verder, die teleurstellende sukses van 'n hoë-deurset benaderings gebaseer op die sifting van sintetiese verbinding versamelings om nuwe antifungale teikens te identifiseer het hernude belangstelling in medisinale plante as moontlik bronne van nuwe antimikrobiese verbindings aangewakker. Ten spyte van beduidende navorsing oor die antibiotiese aktiwiteit van plant ekstrakte, ontbreek die veld 'n mate van voldoende wetenskaplike geloofwaardigheid, met die meerderheid studies beperk tot basiese toetsings teen teiken patogene en aktiewe fraksie ontleding . Verder vorder meeste studies nie tot die ontwikkeling van nuwe middels as gevolg van die toksisitiet van hierdie chemiese verbindings vir eindgebruikers nie. Verifieerbare kennis oor die werking en sinergistiese interaksies tussen verskillende verbindings in medisinale plante, in teenstelling met individuele hoogs aktiewe verbindings, beloof om medisinale plantnavorsing tot 'n geneesmiddel ontdekkingsplatform te verhef met beduidende voordele vir die stryd teen lewensgevaarlike menslike mikoses. Hierdie studie het ten doel die sifting en identifikasie van medisinale plante vanuit Suid-Afrika se ryk endemiese plantbiodiversiteit vir antifungale aktiwiteit teen Cryptococcus neoformans en Candida albicans met beperkte toksisiteit teen menslike selle. Die studie het verder ten doel om die meganismes van antifungale aktiewe plantekstrakte te ondersoek en om bioaktiewe verbindings of verbinding vingerafdrukke op te spoor sonder suiwering van bioaktiewe verbindings deur middel van chemometriese ​​data-analise. Tweedens, beoog die studie om die fisiologiese stresreaksie in swamme uit te lig en potensieële nuwe swam sellulêre teikens met behulp van vergelykende proteomika studies te identifiseer met die oog op toekomstige antifungale geneesmiddel ontwikkeling.