FRIPRO-Fri prosjektstøtte

DNA er arvematerialet som finnes i alle levende organismer. DNA består av kodende og ikke-kodende avsnitt. Kodende regioner inneholder gener, som igjen består av oppskrifter for proteiner, mens ikke-kodende regioner inneholder DNA-elementer med reguleringsfunksjon. Overføringen av informasjon fra gener til proteiner skjer i to trinn: I den første fasen (transkripsjon) overføres informasjonen fra genene til et annet molekyl som kalles budbringer RNA (mRNA); og i den andre fasen (translasjon) blir denne informasjon brukt for å styre proteinsyntesen. I SiD-prosjektet skal vi forske på transkripsjon. Promotorer er regulatoriske DNA-elementer som befinner seg som oftest rett før genene, og styrer når og hvor ofte genene blir transkribert. Målet ved SID-prosjektet er å forbedre vår forståelse av transkripsjonsreguleringen hos bakterier. Vi vil analysere eksperimentelt hvordan/hvorfor ulike promotersekvenser gir ulik promoterfunksjonen. Vi skal bruke tre forskjellige bakteriestammer i analysene, som er brukt både i akademisk og industriell sammenheng. I tillegg vil vi bruke opprensede proteiner fra de tre bakteriestammene for in-vitro undersøkelser. SiD er et tverrfaglig prosjekt som forener ulike fagdisipliner innen syntetisk biologi og beregningsbiologi (NTNU, Norge). Forskningspartnere bidrar med kompetanse innen biofysikk (NTNU, Norge); genomikk (UNIBI, Tyskland); biokjemi (UU, Sverige) og syntetisk biologi (CSIC, Spania).

We propose an interdisciplinary data-driven experimental study, SiD, that will enable improved understanding of transcriptional regulation in bacteria. In SiD, we will develop a high-throughput microfluidics-based in vitro transcription method, coupled to in vivo screening efforts with DNA and RNA sequencing. The experimental efforts will allow us to determine the cis-acting DNA sequences for 21 sigma-factors, belonging to three bacterial species, Escherichia coli, Pseudomonas putida and Bacillus subtilis, at the single-nucleotide resolution. With the large-scale data, we will perform in silico data analysis, using statistics and machine learning, to develop algorithms that can infer sigma-factor-specific cis-binding motifs within bacterial promoters. The proposed methodology can be applied to any host of interest, and thus opens up the possibility to expand our knowledge on transcriptional regulation to a wide range of microorganisms. The generated big data will be stored on Norwegian nationwide Sigma2 platform, and the metadata will be made accessible to all interested parties based on the four principles of Findability, Accessibility, Interoperability and Reusability. A project-specific website will also be established following Open Science practices, making scientific research, data and dissemination output of SiD easily and openly accessible. To meet these ambitious goals, SiD requires an interdisciplinary approach, and therefore it integrates the fields of synthetic and computational biology (NTNU,Norway) with research partners from the fields of biophysics (NTNU, Norway), genomics (UNIBI, Germany), biochemistry (UU, Sweden) and synthetic biology (CSIC, Spain).