Onderzoek Kris Vissenberg

Abstract

Mijn studie wil de rol van reactieve zuurstofsoorten (ROS) in celwand (CW) biomechanicacontrole tijdens plantengroei ophelderen, een ontbrekende schakel in groeiregulatie. Het doorgronden van dit proces is cruciaal voor het begrip van o.a. plant-pathogeeninteracties en stressreacties. Mijn onderzoek integreert ROS-signalering met CW-integriteitsdetectie en biedt een mechanistisch kader om toekomstige fundamentele en agrarische ontwikkeling te helpen. Ik gebruik wortelharen van Arabidopsis thaliana als plantencelmodel om (1) de subcellulaire ROS-dynamiek te kwantificeren en de link met CW-biomechanica bloot te leggen, (2) CW-ROS-feedbackregulatie te bestuderen, (3) de spatio-temporele dynamiek te onthullen van eiwitinteracties betrokken bij ROS-CW-groeiregulatie, en (4) om liganden te identificeren van ERULUS, een receptorachtig kinase dat betrokken is bij CW-integriteitsdetectie. De afzonderlijke werkpakketten vereisen verschillende interdisciplinaire technologieën, beschikbaar in het gastlab of via amenwerkingen, zoals de ontwikkeling van pH-ongevoelige CWgerichte ROS-reporters, het kruisen van mutanten en transgene lijnen, moleculaire modellering, identificatie en karakterisatie van liganden, en multiparametrische live cell beeldvorming gekoppeld aan microfluïdica. Samenvattend heeft het onderzoek tot doel een geïintegreerd inzicht te verschaffen in de ROS-CW-groeiregulatie, die aanzienlijke implicaties zou kunnen hebben voor de plantenbiologie en de landbouw.

Onderzoeker(s)

• Promotor: Vissenberg Kris
• Mandaathouder: Meul Yentl

Onderzoeksgroep(en)

• Geïntegreerd Moleculair Plantenfysiologisch Onderzoek (IMPRES)

Project type(s)

• Onderzoeksproject

Abstract

Tijdens groei zijn plantencelwanden zowel sterk om celturgor en -lyse te weerstaan als flexibel om groei toe te laten. Om deze dualiteit te verklaren, moeten we begrijpen hoe de rheologische status van de wanden bepaald wordt en hoe de wand-groeicapaciteit hierdoor gereguleerd wordt. Het ENDOPOL project is gebaseerd op recente bevindingen op wortelhaargroei van beide promotoren. Die suggereren dat een receptor-complex in de plasmamembraan (LLG-CrRLK1Ls) samen met gesecreteerde Rapid Alkalinization Factors (RALF) en Leucine-rich repeat extensin-like (LRX) eiwitten functioneert als 'celwandintegriteits-module', en celwandstatus linkt aan cytoplasmatische signalisatie en celwandrheologie-aanpassingen. Preliminaire data suggereren een controlerende functie van endocytose in dit proces. Gebruikmakend van top-level microscopie en moleculaire biologie zullen we 1) de module-leden dynamiek, localizatie en relatie tot pectine organisatie bepalen op submicron tot nanoschaal niveau, 2) de invloed van endocytose hierbij verduidelijken, 3) RALF-perceptie met hoge spatiale resolutie lokaliseren, en 4) factoren met een rol in de RALF-CrRLK1Ls signalisatie identificeren. Door de combinatie van de sterke eigenschappen van beide labo's beoogt het project een mechanistisch begrip van hoe de organisatie, interactie en dynamieken van de betrokken eiwitten gerelateerd zijn aan de snelle en zeer lokale wijzigingen van de celwand/pectine status die groei reguleert.

Onderzoeker(s)

• Promotor: Vissenberg Kris

Onderzoeksgroep(en)

• Geïntegreerd Moleculair Plantenfysiologisch Onderzoek (IMPRES)

Project type(s)

• Onderzoeksproject

Abstract

Per- en polyfluoralkylsubstanties (PFAS) zijn chemische stoffen die wereldwijd in het milieu en biota voorkomen als gevolg van hun massale productie en hun gebruik in talrijke toepassingen, zoals in coating op contactpapier voor levensmiddelen, blusschuim, textiel, bouw- en schoonmaakproducten. Hun bioaccumulatieve en persistente eigenschappen hebben geleid tot wereldwijde regelgeving voor PFOS en PFOA. Dit zijn de meest frequent gedetecteerde "oude" PFAS en hun concentraties zijn nog steeds zeer hoog in het milieu en biota. Daarnaast zijn er veel nieuwe PFAS-alternatieven ontwikkeld, met vergelijkbare structuren en chemische eigenschappen, die nog niet gereguleerd zijn en dus onbeperkt gebruikt kunnen worden. Er is echter zeer weinig of geen informatie beschikbaar over de biologische beschikbaarheid, de biomagnificatie en de toxische effecten van deze nieuwe verbindingen voor het terrestrische milieu. PFAS kunnen zich dus in het milieu blijven opstapelen en risico's vormen voor organismen. Bovendien zijn er veel onzekerheden over de factoren die van invloed kunnen zijn op de biologische beschikbaarheid en de biomagnificatie, van zowel de oude als de nieuwe PFAS. De identificatie van nieuwe PFAS, die de oude PFAS grotendeels hebben vervangen, zal ons in staat stellen de milieurelevantie van de momenteel gebruikte PFAS te onderzoeken, en mogelijke puntbronnen te karakteriseren. Gedetailleerde veldstudies van bodem, planten, ongewervelden (bv. regenwormen, pissebedden, rupsen, slakken, naaktslakken en spinnen) en koolmezen (Parus major; een modelsoort voor zangvogels) die in dit project gepland zijn, zullen ons (1) een overzicht geven van de verspreiding van gekende/oude en nieuwe PFAS aanwezig in het terrestrisch milieu nabij een fluorchemische pollutie hotspot in Antwerpen,( 2) aantonen hoe de concentraties in de voedselketen worden beïnvloed door bodemeigenschappen en (3) een inzicht geven in de potentiële toxiciteit van deze componenten bij belangrijke modelsoorten. Daarnaast zullen experimentele laboratoriumstudies met PFAS en verhoogde temperatuur (T) als stressoren op terrestrische ongewervelden en planten worden uitgevoerd om (4) causale verbanden te ontwarren van verstorende effecten met betrekking tot de bodemeigenschappen, (5) na te gaan of verhoogde T en PFAS al dan niet een additief toxisch effect hebben wanneer ze gecombineerd worden en (6) een mechanistisch kader te creëren dat de onderliggende sub-cellulaire basis verklaart van wortelgroeireacties op PFAS/verhoogde T in de modelplant Arabidopsis thaliana. Dit project zal ons in staat stellen de biologische beschikbaarheid en de onderliggende mechanismen betrokken bij de toxiciteit van PFAS (opkomende en uitgefaseerde) in planten, ongewervelden en vogels te begrijpen. Met de beoogde resultaten zullen wij regelgevers instrumenten kunnen aanreiken om milieurisico's en de potentiële effecten op de menselijke gezondheid te beoordelen.

Onderzoeker(s)

• Promotor: Bervoets Lieven
• Co-promotor: Covaci Adrian
• Co-promotor: Eens Marcel
• Co-promotor: Prinsen Els
• Co-promotor: Vissenberg Kris

Onderzoeksgroep(en)

• Ecosphere

Project type(s)

• Onderzoeksproject

Abstract

Aan het Departement Biology van de universiteit van Antwerpen werden technieken voor de gedetailleerde studie van Arabidopsis thaliana wortelhaarontwikkeling en -groei op punt gesteld, en tevens beschikbaar gemaakt voor de studie naar regulerende pathways en mechanismen. Deze technieken omvatten de geoptimalizeerde groei van Arabidopsis thaliana planten voor hoge kwaliteits wortelhaarontwikkeling, het gebruik van confocale microscopie om fluorescente fusie-eiwitten te visualizeren, en een procedure om de externe pH oscillaties rond de groeiende wortelharen te bestuderen. Samen kunnen deze technieken de mogelijke op- en neerregulatie van plasmamembraan H+-ATPases (AHAs) aantonen, AHAs die essentieel zijn voor het behoud van een electrochemische protonen-gradient in plantencellen, die op zijn beurt secundair actieve transport processen aandrijft doorheen de plasmamembraan. In deze specifieke samenwerking worden deze technieken toegepast voor de fenotypering van wortelharen van AHA and ERULUS receptor kinase mutanten relatief tov wild type planten. Eveneens wordt de localizatie van de AHA2 and AHA7 mutante pompen geëvalueerd.

Onderzoeker(s)

• Promotor: Vissenberg Kris

Onderzoeksgroep(en)

• Geïntegreerd Moleculair Plantenfysiologisch Onderzoek (IMPRES)

Project type(s)

• Onderzoeksproject

Abstract

Cruciale inzichten in cel- en ontwikkelingsbiologie zijn te danken aan technologie om levende cellen te visualiseren. Uit de groeiende complexiteit van cellulaire modellen en de precisie waarmee ze genetisch gemanipuleerd kunnen worden, volgt de nood aan meer geavanceerde microscopie. Kort samengevat vraagt modern, overkoepelend celonderzoek (ofte cellomica) lichtefficiënte, intelligente en interactieve beeldvormingsmethoden. Om deze gedeelde nood in te vullen, heeft ons consortium een innovatief platform geïdentificeerd dat snelle, minimaal invasieve visualisatie mogelijk maakt van kleine tot middelgrote stalen (cellen tot organoïden) aan hoge resolutie, zodat processen in beeld gebracht kunnen worden die reiken van voltage fluctuaties tot opeenvolgende celdelingen. Om enkel de relevante biologie te visualiseren – en daardoor ook een hogere doorvoer te verzekeren – is het systeem uitgerust met online beeldherkenning. En, om gerichte verstoringen mogelijk te maken, zoals lokale beschadiging of optogenetische activatie, kunnen kleine regio's selectief in het beeldveld belicht worden. Dankzij een dergelijke controle wordt het mogelijk om (sub-)cellulaire processen met ongekend detail te bestuderen. Het platform zal aangewend worden in verscheidene speerpuntonderzoeksvelden, waaronder neurowetenschappen, cardiovasculair onderzoek en infectieziekten, waardoor het een onmisbare aanwinst betekent voor de aanvragers, de microscopie kernfaciliteit en de Universiteit van Antwerpen.

Onderzoeker(s)

• Promotor: De Vos Winnok
• Co-promotor: Caljon Guy
• Co-promotor: De Meyer Guido
• Co-promotor: Jordanova Albena
• Co-promotor: Rademakers Rosa
• Co-promotor: Timmerman Vincent
• Co-promotor: Timmermans Jean-Pierre
• Co-promotor: Vissenberg Kris
• Co-promotor: Weckhuysen Sarah

Onderzoeksgroep(en)

• Laboratorium voor celbiologie en histologie

Project type(s)

• Onderzoeksproject

Abstract

Als resultaat van individuele celgroei, groeien planten naar omgevingen die gunstig zijn voor hun overleving. Celgroei is enkel mogelijk als de celwand, die plantencellen omringt, niet te rigide, noch te zwak is. De samenstelling van de celwand moet dus gecontroleerd worden. Hoe cellen celwandbiomechanica controleren tijdens celgroei is het centrale thema van dit project. Planten hebben eiwitten ontwikkeld om de celwand te monitoren. Verschillende leden van de 'Catharanthus roseus Receptor-like kinase 1-like' (CrRLK1L) eiwitfamilie functioneren als celwand compositie-sensoren tijdens celgroei. In Arabidopsis thaliana hebben wij het CrRLK1L ERULUS (ERU) geïdentificeerd, een eiwit dat celwand compositie en pectine (een celwand component dat flexibiliteit controleert) dynamieken controleert tijdens wortelhaargroei. ERU werkt klaarblijkelijk samen met een ander CrRLK1L genaamd FERONIA (FER). Om te begrijpen hoe celwandbiomechanica gecontroleerd word tijdens celgroei zullen we (1) de relatie tussen pectine modificatie en wortelhaargroei, (2) de celwand eigenschappen van ERU en FER mutanten, (3) de signalen die waargenomen worden door ERU en (4) de functionele relatie tussen celwand pH, pectine, RALF (celwand gelokaliseerde peptiden), Ca2+, ERU en FER signalisatie in celgroei bestuderen. Onze resultaten zullen een geïntegreerde visie bieden op de processen die celwandbiomechanica controleren tijdens celgroei, met ERU en FER wortelhaargroei als model.

Onderzoeker(s)

• Promotor: Vissenberg Kris
• Mandaathouder: Schoenaers Sébastjen

Onderzoeksgroep(en)

• Geïntegreerd Moleculair Plantenfysiologisch Onderzoek (IMPRES)

Project type(s)

• Onderzoeksproject

Abstract

De hoofdfunctie van wortels is het exploreren van de bodem op zoek naar nuttige bestanddelen. Wortelharen, buisvormige uitstulpingen van de buitenste cellaag van de wortel, vertegenwoordigen 70% van de worteloppervlakte en zijn de voornaamste plaats van water- en nutrient-opname. Mutanten met kortere wortelharen vertonen een verlaagde overleving wanneer ze opgegroeid worden op specifieke bodems. Het is dus belangrijk om te begrijpen hoe factoren zoals het plantenhormoon auxine wortelhaar-ontwikkeling controleren om later landbouw te optimaliseren op het gebied van water- en meststof-gebruik. De data zijn momenteel onsamenhangend en een duidelijk en geïntegreerd inzicht in de controlemechanismen ontbreekt volledig. We zullen de modelplant Arabidopsis gebruiken en onze recent gepubliceerde mutant met kortere wortelharen. De expressie van het gen dat gemuteerd is, ERULUS, wordt gecontroleerd door auxine en codeert normaal gezien voor een kinase, een eiwit dat de activiteit van zijn doelwitten reguleert via fosforylatie. Wijzigingen in de activiteit van specifieke celwandenzymen, die pectines modificeren, veroorzaken de sterk verstoorde wortelhaar-groei in de mutant. Ons doel met dit project is de signaaltransductieweg op te helderen die start bij auxine, via ERULUS en controle van celwandmetabolisme verloopt en uiteindelijk resulteert in gecontroleerde wortelhaar-ontwikkeling. We identificeerden hiervoor 3 objectieven die zich allen concentreren op verschillende niveaus: i) Ontrafeling van de controle van ERULUS expressie door auxine ii) Karakterisatie van ERULUS-protein functionaliteit iii) Opheldering van de ERULUS-gemedieerde controle van wortelhaar-groei via specifieke celwandenzymen De data die vergaard worden bij het ophelderen van de verschillende werkpakketten zullen ons toestaan om de verschillende pathways voor en na het geïdentificeerd kinase ERULUS te integreren, alsook een heldere kijk te krijgen over auxine-regulatie doorheen het netwerk dat wortelhaar-groei reguleert.

Onderzoeker(s)

• Promotor: Vissenberg Kris
• Mandaathouder: Claeijs Naomi

Onderzoeksgroep(en)

• Geïntegreerd Moleculair Plantenfysiologisch Onderzoek (IMPRES)

Project type(s)

• Onderzoeksproject

Abstract

Metaalverontreiniging vormt een groot milieu-aandachtspunt in verschillende geïndustrialiseerde en ontwikkelingslanden aangezien metalen aangerijkt worden in de voedselketen, waardoor ze een bedreiging vormen voor de menselijke en dierlijke gezondheid. Het beoordelen van metaal-risico's in bodems is meestal gebaseerd op de effecten van enkelvoudige metalen, terwijl verontreinigde bodems meestal door meerdere verschilende metalen gepolueerd zijn. Zelfs indien metalen geen of slechts zeer gelimiteerde effecten veroorzaken wanneer ze individueel worden togediend, kan de combinatie van verschillende metalen wel een aanzienlijk toxisch effect veroorzaken. Er is bijgevolg een toenemende nood om te begrijpen hoe metalen zich in mengsels gedragen en hoe ze behandeld moeten worden bij risico-analyses. Planten toxiciteitstesten gebruiken meestal 1 metaal en bekijken algemene eindpunten die geen inzicht verschaffen in de onderliggende biologische werkingsmechanismen van deze metalen, hetgeen het vergelijken van de effecten van individuele metalen of mengsels ervan moeilijk maakt. We zullen daarom Arabidopsis als modelplant gebruiken om het effect van Cd, Cu en Zn te bekijken op het transcriptioneel, proteoom, metaboloom en celfysiologisch niveau gebruik makend van state of the art technologie. Deze systeembiologische benadering laat ons toe om de data vergaard op de verschillende niveaus van de wortel te integreren en een serie van gebeurtenissen op te stellen om het effect van de metalen op Arabidopsis wortelgroei te verklaren. Deze opmaak van een 'adverse outcome pathway', frequent gebruikt in dierlijk onderzoek, is nieuw voor planten.

Onderzoeker(s)

• Promotor: Vissenberg Kris
• Co-promotor: Blust Ronny
• Mandaathouder: Kranchev Mario

Onderzoeksgroep(en)

• Geïntegreerd Moleculair Plantenfysiologisch Onderzoek (IMPRES)

Project type(s)

• Onderzoeksproject

Abstract

Deze applicatie beoogt de aanschaf van een innovatief microscopisch platform om levende cellen, weefselstalen en levende, kleinere modelorganismen in drie dimensies aan hoge snelheid en met uitstekende resolutie en contrast te visualiseren. Wat het systeem uniek maakt, is de light-sheet module. Deze is gebaseerd op een loodrechte opstelling van laser-gegenereerde, micrometer-fijne vlakbelichting en gevoelige one-shot opnames. Een naadloze integratie met de confocale microscoop maakt het mogelijk om eenzelfde staal in beeld te brengen van micro- tot mesoschaal. Het toestel heeft een brede applicatieradius in de neurowetenschappen, onder meer om neurodegeneratie en –regeneratie te bestuderen (bv. whole brain imaging, optogenetica), maar zal ook meteen van nut zijn in zeer uiteenlopende onderzoeksvelden zoals het cardiovasculair onderzoek (bv. plaquevorming en stabiliteit), plantbiologie (bv. proteïne lokalisatie tijdens plantgroei) en ecotoxicologie (bv. teratogeniciteit en ontwikkelingsdefecten in zebravis). Het modulaire karakter van het systeem, laat bovendien toe om snel in te spelen op wijzigende onderzoeksvragen door gerichte uitbreidingen mogelijk te maken.

Onderzoeker(s)

• Promotor: Timmermans Jean-Pierre
• Co-promotor: Adriaensen Dirk
• Co-promotor: De Meyer Guido
• Co-promotor: De Vos Winnok
• Co-promotor: D'Haese Patrick
• Co-promotor: Giugliano Michele
• Co-promotor: Jordanova Albena
• Co-promotor: Keliris Georgios A.
• Co-promotor: Knapen Dries
• Co-promotor: Maudsley Stuart
• Co-promotor: Ponsaerts Peter
• Co-promotor: Timmerman Vincent
• Co-promotor: Vissenberg Kris

Onderzoeksgroep(en)

• Laboratorium voor celbiologie en histologie

Project type(s)

• Onderzoeksproject

Abstract

Dit project beoogt het vergroten van de kennis van de regulatie van plantencelelongatie, aangezien dit proces de uiteindelijke vorm en grootte van planten bepaalt alsook de primaire biomassa productie. Arabidopsis thaliana zal gebruikt worden als modelplant en het hypocotyl gaat aangewend worden om sleutel-spelers in de regulatie van (cel)elongatie te identificeren. De elongatie van het hypocotyl is zeer prominent wanneer die in het donker gegroeid wordt. Na perceptie van licht wordt de elongatie echter zeer snel geïnhibeerd. In dit kader hebben we een unieke mutant geïdentificeerd en gekarakteriseerd. Deze mutant, apollo, stopt niet met groeien wanneer licht waargenomen wordt, maar toont wel alle andere kenmerken van de-etiolatie. Om genen en miRNAs te identificeren met een cruciale rol in de licht-regulatie van elongatie, gaan we het transcriptoom van 1) donker-gegroeide wild-type en apollo, 2) licht-gegroeide wild type en apollo en 3) donker-gegroeide wild-type maar getransfereerd naar licht en donker-gegroeide apollo maar getransfereerd naar licht vergelijken, waarbij we gebruik maken van Next Generation Sequencing (NGS). Daarbovenop hebben we ontdekt dat de mutant een constant hoge expressie van een transcriptiefactor (ORPHEUS) vertoont, terwijl die in wild-type planten normaal neergereguleerd wordt bij licht-perceptie. Hierdoor wordt deze geïdentificeerd als mogelijke switch die de expansie en inhibitie ervan reguleert. Als gevolg gaan we de targetgenen van deze transcriptiefactor opzoeken via NGS, gebruikmakend van DNA dat resulteert uit een chromatine immunoprecipitatie, specifiek gericht tegen ORPHEUS. Functionele analyse via een reverse genetics approach zal de individuele gevonden genen linken aan hun functie en rol in de regulatie van celexpansie.

Onderzoeker(s)

• Promotor: Vissenberg Kris

Onderzoeksgroep(en)

• Geïntegreerd Moleculair Plantenfysiologisch Onderzoek (IMPRES)

Project type(s)

• Onderzoeksproject

Abstract

Dit project betreft fundamenteel kennisgrensverleggend onderzoek gefinancierd door het Fonds voor Wetenschappelijk Onderzoek-Vlaanderen. Het project werd betoelaagd na selectie door het bevoegde FWO-expertpanel.

Onderzoeker(s)

• Promotor: Vissenberg Kris

Onderzoeksgroep(en)

• Geïntegreerd Moleculair Plantenfysiologisch Onderzoek (IMPRES)

Project type(s)

• Onderzoeksproject

Abstract

Twee kinases en 1 kinase-interagerend eiwit werden geïdentificeerd met 2 microarray datasets van wortelhaarmutanten gekoppeld aan een comprehensieve 'reverse genetics' aanpak. Het project beoogt na te gaan hoe deze genen gereguleerd worden door auxine en hoe ze wortelhaargroei reguleren. Dit kan samengevat worden door verschillende objectieven: 1) De genen worden door auxine gereguleerd op een auxine respons factor-afhankelijke wijze (ARF7/ARF19). Chromatine Immunoprecipitatie (ChIP) gevolgd door gen-specifieke PCRs zal aantonen of de genen directe dan wel indirecte doelwitten zijn van de ARFs (Dr. Hill, Nottingham Univ.) en qPCR zal hun expressieniveaus in verschillende auxine signalisatiemutanten verduidelijken, hetgeen de regulatie door auxine verder opheldert. 2) De bijdrage van de genen in de NADPH-oxidase afhankelijke, auxine-gereguleerde ROS accumulatie in wortelharen zal bestudeerd worden via moleculair biologische technieken en verschillende vormen van microscopie. 3) Met ionen-specifieke vibrerende probes en ion-sensitieve kleurstoffen gekoppeld aan ratio-visualisatie wordt het effect van de knock-outs op de extracellulare ionen-fluxen en de intracellulaire ionen-gradiënten aan de wortelhaartips - een conditio sine qua non voor wortelhaargroei - gekwantificeerd (Prof. Feijó, Lisbon Univ.). 4) De interactiepartners/doelwitten van de verschillende eiwitten worden geïdentificeerd via tandem affiniteits opzuivering (TAP; Dr. De Jaeger, Gent), gevolgd door kinase testen. T-DNA insertie-lijnen voor de geïdentificeerde interactiepartners worden gescreened op wortelhaar (en pollenbuisgroei) fenotypes. Samen verduidelijken deze objectieven hoe auxine deze genen reguleert en hoe de genen op hun beurt de tipgroei in wortelharen (en pollenbuizen) stuurt en beïnvloedt.

Onderzoeker(s)

• Promotor: Vissenberg Kris
• Mandaathouder: Schoenaers Sébastjen

Onderzoeksgroep(en)

• Geïntegreerd Moleculair Plantenfysiologisch Onderzoek (IMPRES)

Project type(s)

• Onderzoeksproject

Abstract

Dit project betreft fundamenteel kennisgrensverleggend onderzoek gefinancierd door het Fonds voor Wetenschappelijk Onderzoek-Vlaanderen. Het project werd betoelaagd na selectie door het bevoegde FWO-expertpanel.

Onderzoeker(s)

• Promotor: Vissenberg Kris

Onderzoeksgroep(en)

• Geïntegreerd Moleculair Plantenfysiologisch Onderzoek (IMPRES)

Project type(s)

• Onderzoeksproject

Abstract

Dit project betreft fundamenteel kennisgrensverleggend onderzoek gefinancierd door het Fonds voor Wetenschappelijk Onderzoek-Vlaanderen. Het project werd betoelaagd na selectie door het bevoegde FWO-expertpanel.

Onderzoeker(s)

• Promotor: Vissenberg Kris

Onderzoeksgroep(en)

• Geïntegreerd Moleculair Plantenfysiologisch Onderzoek (IMPRES)

Project type(s)

• Onderzoeksproject

Abstract

Ontwikkelingsprocessen, worden gereguleerd door een interactienetwerk van meerdere regulatorische processen, die traditioneel afzonderlijk worden bestudeerd. Wij stellen een systeembiologische benadering voor, waarbij experimentele biologen nauw samenwerken met wiskundige modelleerders om de functionele relaties tussen auxine signalering, celdeling en expansie en bladmorfogenese te ontrafelen.

Onderzoeker(s)

• Promotor: Beemster Gerrit
• Co-promotor: Broeckhove Jan
• Co-promotor: Prinsen Els
• Co-promotor: Vanroose Wim
• Co-promotor: Vissenberg Kris

Onderzoeksgroep(en)

• Geïntegreerd Moleculair Plantenfysiologisch Onderzoek (IMPRES)

Project type(s)

• Onderzoeksproject

Abstract

Dit project betreft fundamenteel kennisgrensverleggend onderzoek gefinancierd door het Fonds voor Wetenschappelijk Onderzoek-Vlaanderen. Het project werd betoelaagd na selectie door het bevoegde FWO-expertpanel.

Onderzoeker(s)

• Promotor: Vissenberg Kris

Onderzoeksgroep(en)

• Geïntegreerd Moleculair Plantenfysiologisch Onderzoek (IMPRES)

Project type(s)

• Onderzoeksproject

Abstract

Dit project kadert in een onderzoeksopdracht tussen enerzijds UA en anderzijds Belspo. UA levert aande Belspo overheid de onderzoeksresultaten genoemd in de titel van het project onder de voorwaarden zoals vastgelegd in voorliggend contract.

Onderzoeker(s)

• Promotor: Vissenberg Kris
• Mandaathouder: De Vos Dirk

Onderzoeksgroep(en)

• Geïntegreerd Moleculair Plantenfysiologisch Onderzoek (IMPRES)

Project type(s)

• Onderzoeksproject

Abstract

Dit project kadert in een onderzoeksopdracht tussen enerzijds UA en anderzijds de Vlaamse overheid. UA levert aan de Vlaamse overheid de onderzoeksresultaten genoemd in de titel van het project onder de voorwaarden zoals vastgelegd in voorliggend contract.

Onderzoeker(s)

• Promotor: Adriaensen Dirk
• Co-promotor: Bogers John-Paul
• Co-promotor: Timmerman Vincent
• Co-promotor: Vissenberg Kris

Onderzoeksgroep(en)

• Laboratorium voor celbiologie en histologie

Project type(s)

• Onderzoeksproject

Abstract

Het hypocotyl van Arabidopsis groeit in twee fasen. Tijdens de eerste fase groeien alle cellen traag en synchroon en worden de cellen 'klaargemaakt' om de tweede fase aan te vatten. Tijdens deze snelle asynchrone groei, ondergaan de cellen een uitgesproken elongatie. Uitgaande van micro-arrays worden differentieel geëxpresseerde genen onderzocht die een cel in staat stellen de tweede fase van snelle elongatie aan te vatten en correct te doorlopen.

Onderzoeker(s)

• Promotor: Vissenberg Kris

Onderzoeksgroep(en)

• Geïntegreerd Moleculair Plantenfysiologisch Onderzoek (IMPRES)

Project type(s)

• Onderzoeksproject

Abstract

Het project beoogt de rol van genen in de Arabidopsis wortelhaarontwikkeling te bepalen. 151 genen werden geïdentificeerd waarvan een groot deel van hen een functie heeft in het celwandmetabolisme. Het fenotype van knock-out mutanten wordt bepaald, evenals de celwandsamenstelling, het patroon van expressie, het effect van overexpressie op het fenotype en de lokatie van het genprodukt. Interessante lijnen worden gekruist in bekende mutanten of in lijnen met fluorescente merkers.

Onderzoeker(s)

• Promotor: Vissenberg Kris

Onderzoeksgroep(en)

• Geïntegreerd Moleculair Plantenfysiologisch Onderzoek (IMPRES)

Project type(s)

• Onderzoeksproject

Abstract

De grootte en vorm van planten wordt in grote mate bepaald door het expansie-proces dat cellen doormaken na hun ontstaan in meristemen. Uitgaande van verscheidene bestaande micro-array data beoogt het project de studie van verschillende genen met een rol in de elongatie van de Arabidopsis wortel. Een 'reverse genetics' aanpak gekoppeld aan een diepgaande analyse van de genen zal hun rol in het elongatieproces verduidelijken.

Onderzoeker(s)

• Promotor: Vissenberg Kris

Onderzoeksgroep(en)

• Geïntegreerd Moleculair Plantenfysiologisch Onderzoek (IMPRES)

Project type(s)

• Onderzoeksproject

Abstract

De grootte en vorm van planten wordt in grote mate bepaald door het expansie-proces dat cellen doormaken na hun ontstaan in meristemen. Het project beoogt de studie van de elongatiezone-specifieke genen van de Arabidopsis wortel welke via micro-arrays op uitgeprepareerde elongatiezones geïdentificeerd werden. Een 'reverse genetics' aanpak gekoppeld aan een diepgaande analyse van de genen zal hun rol in het elongatieproces verduidelijken.

Onderzoeker(s)

• Promotor: Vissenberg Kris

Onderzoeksgroep(en)

• Geïntegreerd Moleculair Plantenfysiologisch Onderzoek (IMPRES)

Project type(s)

• Onderzoeksproject

Abstract

Voor sessiele organismen als (hogere) planten is het van cruciaal belang snel en gepast te kunnen reageren op een pleiade van biotische en abiotische prikkels. Een uitgebreid arsenaal van signaaltransductiecascades zorgt ervoor dat de ontwikkeling en het metabolisme van de plant continu optimaal worden afgestemd op de steeds veranderende omgeving. In vele gevallen wordt hierbij de mate en richting van de groei aangepast. Om te weten hoe die cascades hun invloed op groei uitoefenen, moeten eerst het groeiproces zelf en de controlemechanismen ervan goed gekend zijn.

Onderzoeker(s)

• Promotor: Vissenberg Kris

Onderzoeksgroep(en)

• Geïntegreerd Moleculair Plantenfysiologisch Onderzoek (IMPRES)

Project type(s)

• Onderzoeksproject

Abstract

Voor sessiele organismen als (hogere) planten is het van cruciaal belang snel en gepast te kunnen reageren op een pleiade van biotische en abiotische prikkels. Een uitgebreid arsenaal van signaaltransductiecascades zorgt ervoor dat de ontwikkeling en het metabolisme van de plant continu optimaal worden afgestemd op de steeds veranderende omgeving. In vele gevallen wordt hierbij de mate en richting van de groei aangepast. Om te weten hoe die cascades hun invloed op groei uitoefenen, moeten eerst het groeiproces zelf en de controlemechanismen ervan goed gekend zijn.

Onderzoeker(s)

• Promotor: Verbelen Jean-Pierre
• Mandaathouder: Vissenberg Kris

Onderzoeksgroep(en)

• Geïntegreerd Moleculair Plantenfysiologisch Onderzoek (IMPRES)

Project type(s)

• Onderzoeksproject

Abstract

De wortel en het hypocotyl van Arabidopsis dienen als modelsysteem om het celelongatieproces beter te begrijpen. Verschillende micro-arrays leveren genen op die in dit proces een sleutelrol kunnen spelen. Van deze verschillende genen worden transgene promotor-GUS en -GFP- planten aangemaakt om het expressiepatroon te bestuderen. Planten met een veranderde genexpressie geven een idee over de impact van deze veranderingen op het fenotype van de planten. Deze experimenten stellen ons in staat de rol van de opgepikte genen in het celelongatieproces te ontrafelen

Onderzoeker(s)

• Promotor: Vissenberg Kris

Onderzoeksgroep(en)

• Geïntegreerd Moleculair Plantenfysiologisch Onderzoek (IMPRES)

Project type(s)

• Onderzoeksproject

Abstract

Ons onderzoek is toegespitst op de mechanismen die celelongatie controleren in zaadplanten, en dit voornamelijk in wortels. Aangezien wortels de bodem exploreren, voor vasthechting en voor opname van nutrienten zorgen, is celelongatie noodzakelijk om een breed en function eel wortelstelsel op te bouwen.De plant bestaat uit cellen die worden gevormd in gebieden met intense celdelingsactiviteit, de meristemen. Eens gevormd, elongeren deze cellen meestal aanzienlijk vooraleer te differentieren en hun mature vorm en functie te bereiken. De ontwikkeling van de Arabidopsis thaliana wortel-epidermis is goed beschreven ter hoogte van het meristeem, m.i.v. het "quiescent center" en de "founder cells" die de celrijen in de wortel initieren (Benfey en Scheres, 2000; Dolan et aI., 1993; van den Berg et aI., 1998). De wortel van Arabidopsis is uiterst geschikt om celelongatie te bestuderen. Hij is klein, vertoont een vastgesteld patroon van ontwikkeling en kan eenvoudig met een lichtmicroscoop bestudeerd worden. De in het wortelmeristeem gevormde cellen kunnen gemakkelijk gevolgd worden wanneer zij door de elongatiezone passeren en uiteindelijk de differentiatiezone bereiken. Snelle elongatie van deze cellen gebeurt in de zone tussen 400 en 900llm van de worteltop. In elke trichoblast-celrij van de epidermnis komt om de 30 minuten een cel de elongatiezone binnen en elongeert daar in 2 - 3 uur tijd van 35 tot 150llm (Le et aI., 2001). Zulk een snelle groei vereist uiteraard een grote vorm van controle van de celfysiologie. Zo moet de celwand losser gemaakt worden, bijvoorbeeld door de activiteit van xyloglucaan endotransglucosylase/hydrolases (XTHs, Vissenberg et at, 2000, 2003, 2005a, 2005b) om anisotrope celgroei toe te laten, maar mag die zijn sterkte niet verliezen aangezien dit anders tot lyse van de cel zou leiden. De identificatie van verschillende actoren in het celelongatieproces en de controle ervan is het doer van deze projectaanvraag en kadert in de onderzoeksthematiek van het laboratorium, waarbij reeds bepaalde aspecten van het cytoskelet en de celwand bestudeerd werden in relatie tot celelongatie (De Cnodder et aI., 2005; Kerstens en Verbelen, 2003; Le et at, 2004; Verbelen et at, 2005). Promotor en co-promotor hebben afdoende ervaring opgebouwd rond microscopie, het volgen van wortelgroei en moleculair biologische technieken om de aanvraag ten gronde te ondersteu nen. De resultaten van dit onderzoek leiden tot de identificatie van genen en genprodukten welke een belangrijke rol spelen bij de aanzet, het onderhouden en het beeindigen van celelongatie in de Arabidopsis worte!. De experimentele aanpak met de 'enhancer trap' lijnen zorgt ervoor dat genen welke coderen voor prote"inen met onbekende functies kunnen geïdentificeerd worden.

Onderzoeker(s)

• Promotor: Verbelen Jean-Pierre
• Co-promotor: Vissenberg Kris

Onderzoeksgroep(en)

• Geïntegreerd Moleculair Plantenfysiologisch Onderzoek (IMPRES)

Project type(s)

• Onderzoeksproject

Abstract

Uit een grote collectie met enhancer trap-planten welke GFP expresseren door een planteigen promotor/enhancer, worden deze met expressie in de wortel elongatiezone verder bestudeerd. De 'getrapte' genen worden geïdentificeerd met TAIL-PCR, planten met een knock-out mutatie worden fenotypisch bestudeerd en de genprodukten worden gelocalizeerd. Het onderzoek moet ons in staat stellen genen/proteïnen te identificeren die elongatie starten en beëindigen.

Onderzoeker(s)

• Promotor: Vissenberg Kris

Onderzoeksgroep(en)

• Geïntegreerd Moleculair Plantenfysiologisch Onderzoek (IMPRES)

Project type(s)

• Onderzoeksproject

Abstract

Onderzoeker(s)

• Promotor: Prinsen Els
• Promotor: Van Onckelen Harry
• Promotor: Vissenberg Kris

Onderzoeksgroep(en)

• Geïntegreerd Moleculair Plantenfysiologisch Onderzoek (IMPRES)

Project type(s)

• Onderzoeksproject

Abstract

Het project beoogt het tot expressie brengen van celwandenzymes in bepaalde celtypes van de Arabidopsis wortel. Hiervoor wordt een induceerbaar systeem gebruikt in parallel met een systeem gebaseerd op Gal4-VP16 getransformeerde planten. Het effect van deze expressie wordt gevolgd om de celgroei en de controle ervan te bestuderen.

Onderzoeker(s)

• Promotor: Vissenberg Kris

Onderzoeksgroep(en)

Project type(s)

• Onderzoeksproject

Abstract

Onderzoeker(s)

• Promotor: Verbelen Jean-Pierre
• Mandaathouder: Vissenberg Kris

Onderzoeksgroep(en)

Project type(s)

• Onderzoeksproject

Abstract

De celwand bestaat uit een ladingdragende netwerk van cellulose microfibrillen die aan elkaar hangen door verbindende xyloglucanen. Het project heeft als doel specifieke celwand-enzymes die deze xyloglucanen modificeren, xyloglucaan endotransglucosylase/hydrolase (XTH), heteroloog tot expressie te brengen in de gist Pichia. Arabidopsis bevat 33 genen voor deze enzymen waarvan een aantal vooral in de wortel tot expressie komen. De enzymatische eigenschappen van deze wortelspecifieke XTHs worden vervolgens bepaald alsook het effect van exogene toediening aan groeiende weefsels. Zo kan de rol van XTH in celgroei beter begrepen worden.

Onderzoeker(s)

• Promotor: Verbelen Jean-Pierre
• Co-promotor: Vissenberg Kris

Onderzoeksgroep(en)

Project type(s)

• Onderzoeksproject

Abstract

De plantencelwand, bestaande uit cellulose microfibrillen ingebed in een matrix van pectines, hemi-celluloses en structurele eiwitten, is een rigiede structuur die de protoplast omvat. Om groei toe te laten moeten de ladingsdragende verbindingen (hemicelluloses en voornamelijk xyloglucanen) gemodificeerd worden. Verschillende enzymes zoals expansines, xyloglucan endotransglycosylases (XETs) en endo-glucanases spelen hierbij een belangrijke rol. Aan de hand van een op het labo ontwikkelde fluorescente techniek werd reeds de actie van XET in elongerende plantencellen en tijdens wortelhaarinitiatie in beeld gebracht. Deze techniek laat een screen van specifieke Arabidopsis-elongatiemutanten toe. De celwanden van de geselecteerde mutanten worden dan verder gekarakteriseerd op samenstellende bestanddelen met verschillende technieken. Van de verschillende XET genen wordt nagegaan welke specifiek in de elongatiezone tot expressie komen. Mutanten die dit gen/deze genen overexpresseren en mutanten die dit gen/deze genen missen worden aangemaakt en morfologisch en biochemisch gekarakteriseerd. Het doel van deze studie is de precieze rol van XET tijdens het elongatieproces te ontrafelen en de relatie met de andere enzymes te karakteriseren.

Onderzoeker(s)

• Promotor: Verbelen Jean-Pierre
• Mandaathouder: Vissenberg Kris

Onderzoeksgroep(en)

Project type(s)

• Onderzoeksproject

Abstract

Op het tabak ''single cells culture" model wordt het onstaan van polaire groei geanalyseerd naar herverdeling van de ionensamenstelling van het cytoplasma, de organisatie van het cytoskelet en de organisatie van de groei. Nadien is de studie van de verdeling en de activiteit van protonenpompen in de plasmamembraan gepland.

Onderzoeker(s)

• Promotor: Verbelen Jean-Pierre
• Mandaathouder: Vissenberg Kris

Onderzoeksgroep(en)

Project type(s)

• Onderzoeksproject

Abstract

Op het tabak ''single cells culture" model wordt het onstaan van polaire groei geanalyseerd naar herverdeling van de ionensamenstelling van het cytoplasma, de organisatie van het cytoskelet en de organisatie van de groei. Nadien is de studie van de verdeling en de activiteit van protonenpompen in de plasmamembraan gepland.

Onderzoeker(s)

• Promotor: Verbelen Jean-Pierre
• Mandaathouder: Vissenberg Kris

Onderzoeksgroep(en)

Project type(s)

• Onderzoeksproject