Onderzoek Stijn Wittouck

Abstract

Mobiele genetische elementen (MGEs) zijn genetische elementen die zich kunnen verplaatsen binnen genomen of tussen cellen. Het is geweten dat MGEs een cruciale rol spelen in prokaryote ecologie en evolutie. Echter, door beperkingen van huidige MGE detectietools, is de omvang en diversiteit van het prokaryote mobieloom momenteel niet gekend. Bovendien is onze kennis over het gastheerbereik van verschillende types van MGEs beperkt. Het doel van dit project is om het volledige mobieloom te verkennen van de belangrijke ordes Lactobacillales en Enterobacterales, sterk vertegenwoordigde taxa in publieke genoomdatabases. Ten eerste zal er een nieuwe tool ontwikkeld worden die, database-onafhankelijk, het volledige mobieloom van een set genomen kan voorspellen. Ten tweede zal deze tool, samen met bestaande MGE predictietools, toegepast worden op beide taxa. De voorspelde MGEs zullen geclusterd worden, en aan-/afwezigheidscorrelaties tussen de resulterende clusters zullen bepaald worden. Ten derde zal de co-evolutionaire geschiedenis van de MGE clusters en hun gastheergenomen verkend worden en zullen voorouderlijke transfers geïnfereerd worden. Ten slotte zullen de gastheerclades van de MGEs voorspeld en gevalideerd worden via CRISPR spacer matching. Samen zullen deze nieuwe analyses inzichten opleveren in de "donkere materie" van het prokaryote mobieloom.

Onderzoeker(s)

• Promotor: Lebeer Sarah
• Mandaathouder: Wittouck Stijn

Onderzoeksgroep(en)

• Laboratorium voor Toegepaste Microbiologie en Biotechnologie (LAMB)

Project type(s)

• Onderzoeksproject

Abstract

Mobiele genetische elementen (MGEs) zijn genetische elementen die zich kunnen verplaatsen tussen DNA moleculen of cellen. Deze elementen, waaronder conjugatieve plasmiden en profagen, zijn één van de belangrijkste redenen voor de genoomplasticiteit die we observeren in bacteriën en archaea. Bovendien zijn ze belangrijk in de medische wereld (bv als verspreiders van antibioticaresistentie) en biotechnologie (as een bron van tools voor genetische manipulatie). Daarom is het zeer nuttig om de aanwezigheid van MGEs in prokaryotische genomen te kunnen detecteren en om te kunnen voorspellen naar welke stammen een gegeven MGE kan transfereren (diens "host range"). Echter, huidige technieken voor het eerste zijn gelimiteerd omdat ze sterk afhankelijk zijn van databases van experimenteel gekarakteriseerde elementen, terwijl huidige technieken voor het tweede slechts zeer ruwe predicties opleveren. In dit project zal software geschreven worden die in staat is om MGEs te detecteren in prokaroyte genomen, zonder gebruik te maken van databases. De software zal dit doen door als input een dataset te gebruiken met meerdere genomen van meerdere species, in plaats van één enkel genoom. Verder zal er een nieuwe strategie ontwikkeled worden voor de voorspelling van de "host range" met hoge resolutie. Deze nieuwe technieken en bestaande software zullen gebruikt worden om het volledige "mobilome" te voorspellen en karakteriseren van de medisch en economisch belangrijke orde Lactobacillales.

Onderzoeker(s)

• Promotor: Lebeer Sarah
• Mandaathouder: Wittouck Stijn

Onderzoeksgroep(en)

Project type(s)

• Onderzoeksproject

Abstract

Het bacteriële genus Lactobacillus is in het verleden al vaak een bron gebleken van stammen met zowel geclaimde als effectief aangetoonde gezondheidsvoordelen. De selectie van zulke stammen met gezondheidsvoordelen is altijd nogal ad hoc gebeurd. Nu het mogelijk is om de volledige genomen van grote aantallen stammen relatief goedkoop te sequencen, kunnen we in theorie op zoek gaan naar indicatoren voor mogelijke gezondheidsvoordelen in deze genomen. Een aantal van zulke indicatoren zijn al goed beschreven. Bijvoorbeeld, genenclusters voor zogenaamde pili zorgen ervoor dat een bacterie zich kan aanhechten aan de darmwand, wat het moeilijker maakt voor potentiële pathogenen om te koloniseren. Het doel van dit project is om het potentieel van het genus Lactobacillus als bron van bacteriën met een gezondheidsvoordeel beter te leren kennen. We zouden dat op twee manieren doen. Ten eerste willen we de al gekende genenfamilies die coderen voor mogelijks gezondheidsbevorderende eigenschappen karakteriseren in de meer dan 2000 publiek beschikbare genomen van Lactobacillus stammen. Ten tweede willen we op zoek gaan naar volledig nieuwe genenfamilies die lactobacillen toelaten om het menselijk lichaam te koloniseren. We gaan dat doen door verschillende groepen lactobacillen met elkaar te vergelijken die zich vermoedelijk onafhankelijk van elkaar hebben aangepast om in/op ons lichaam te leven. Als deze groepen genen gemeenschappelijk hebben die ontbreken in andere groepen lactobacillen, is dat een sterke indicatie dat deze genen verantwoordelijk zijn voor de adapatatie aan de mens als leefomgeving voor de bacterie.

Onderzoeker(s)

• Promotor: Wittouck Stijn

Onderzoeksgroep(en)

Project type(s)

• Onderzoeksproject

Abstract

Lactobacillen vormen een interessante groep van bacteriën die voorkomen in een groot aantal ecosystemen zoals de humane darm, plantenoppervlakten en andere omgevingen. Ze worden gebruikt in voedingsfermentaties en als probiotica. Het is echter niet duidelijk hoe lactobacillen kunnen overleven in al deze verschillende omgevingen. Zijn de verschillende Lactobacillen aangepast aan elke omgeving apart? of zijn sommige stammen nomaden die in verschillende omgevingen kunnen overleven? We willen dit graag onderzoeken via twee manieren. Enerzijds door gene copy number variation te bestuderen tussen Lactobacillus stammen. Anderzijds zullen we ook een evolutionaire geschiedenis van Lactobacillen reconstrueren. We gaan na welke genen verloren zijn of gewonnen tov de voorouders en of er een verband is met omgeving.

Onderzoeker(s)

• Promotor: Lebeer Sarah
• Mandaathouder: Wittouck Stijn

Onderzoeksgroep(en)

Project type(s)

• Onderzoeksproject

Abstract

Lactobacillen vormen een interessante groep van bacteriën die voorkomen in een groot aantal ecosystemen zoals de humane darm, plantenoppervlakten en andere omgevingen. Ze worden gebruikt in voedingsfermentaties en als probiotica. Het is echter niet duidelijk hoe lactobacillen kunnen overleven in al deze verschillende omgevingen. Zijn de verschillende Lactobacillen aangepast aan elke omgeving apart? of zijn sommige stammen nomaden die in verschillende omgevingen kunnen overleven? We willen dit graag onderzoeken via twee manieren. Enerzijds door gene copy number variation te bestuderen tussen Lactobacillus stammen. Anderzijds zullen we ook een evolutionaire geschiedenis van Lactobacillen reconstrueren. We gaan na welke genen verloren zijn of gewonnen tov de voorouders en of er een verband is met omgeving.

Onderzoeker(s)

• Promotor: Lebeer Sarah
• Mandaathouder: Wittouck Stijn

Onderzoeksgroep(en)

Project type(s)

• Onderzoeksproject

Abstract

Recente studies duiden aan dat verschillende aandoeningen van de bovenste luchtwegen (NKO- neus/keel/oor) te wijten zijn aan een algemene verstoring van de microbiota in deze niche, zonder dat er een duidelijke pathogeen aangeduid kan worden. Deze studies benadrukken dus dat de microbiële ecologie van deze niches nog beter bestudeerd moet worden om de pathogenese van verschillende NKO aandoeningen beter te begrijpen. Zo moeten nog heel wat details over deze microbiële onevenwichten in kaart gebracht worden. In dit project zal daarom het microbioom van de NKO niches bestudeerd worden via Illumina MiSeq sequentie-analyse van het 16S rRNA gen. Daarnaast zullen melkzuurbacteriën (MZB) uit deze niche geïsoleerd worden en genetisch en functioneel gekarakteriseerd worden naar niche-specifieke en probiotische eigenschappen en zal hun aandeel en activiteit vergeleken worden met meer pathogene species zoals Corynebacterium en Staphylococcus. Hierbij zullen stalen van patiënten met chronische rhinosinusitis de belangrijkste focus vormen en zullen deze stalen vergeleken worden met stalen van gezonde individuen.

Onderzoeker(s)

• Promotor: Lebeer Sarah
• Mandaathouder: Wittouck Stijn

Onderzoeksgroep(en)

Project type(s)

• Onderzoeksproject