Cristin-prosjekt-ID: 593465
Sist endret: 29. mai 2018, 15:53

Cristin-prosjekt-ID: 593465
Sist endret: 29. mai 2018, 15:53
Prosjekt

How to build a glass house: Revealing fundamental components of diatom cell wall biomineralization

prosjektleder

Olav Vadstein
ved Institutt for bioteknologi og matvitenskap ved Norges teknisk-naturvitenskapelige universitet

prosjekteier / koordinerende forskningsansvarlig enhet

  • Institutt for bioteknologi og matvitenskap ved Norges teknisk-naturvitenskapelige universitet

Finansiering

  • TotalbudsjettNOK 9.695.000
  • Norges forskningsråd
    Prosjektkode: 276085

Klassifisering

Vitenskapsdisipliner

Marinbiologi • Bioteknologi • Molekylærbiologi

Emneord

Genredigering • Diatoméer

Kategorier

Prosjektkategori

  • Grunnforskning

Tidsramme

Avsluttet
Start: 1. februar 2018 Slutt: 31. juli 2021

Beskrivelse Beskrivelse

Tittel

How to build a glass house: Revealing fundamental components of diatom cell wall biomineralization

Populærvitenskapelig sammendrag

Biomineralization, the formation of complex inorganic structures by organisms, is a widely distributed process in nature. One of the most spectacular examples of biomineralization is the diatom cell wall (frustule), which is a three-dimensional silica structure with intricate, species-specific patterns ranging from nano- to micrometer scale. While a number of proteins have been identified that take part in the deposition and patterning of silica within a specialized compartment (the silica deposition vesicle, SDV), the process as a whole is poorly understood. There is extensive interaction between the inside of the SDV and cytosolic factors such as the cytoskeleton, but the mechanisms of these interactions are unknown.

We have identified a gene family restricted to diatoms that encodes predicted transmembrane proteins with a yet uncharacterised domain. Several lines of evidence suggest that members of this protein family, termed Silicanins, are localized to the SDV membrane, and that they are involved in frustule biosynthesis. In this project, we aim to investigate the roles of the Silicanin-D subfamily in cell wall biomineralization, using state-of-the-art molecular, biochemical and imaging techniques.

We will generate deletion series of the Silicanin-D subfamily members using CRISPR/Cas9-based genome editing. Silica production and frustule patterning, structure and chemical composition will be analysed in these mutants as well as overexpression lines. The intracellular localization and dynamics of Silicanin-D members and their possible interaction with the cytoskeleton and other proteins will be studied. Finally, recombinant Silicanin-D proteins will be analysed for direct or indirect effect on silica formation activity.

The results from this project will increase knowledge on a fundamental process in the ecologically important diatoms, and could form the basis for a system to customize frustule structures for commercial applications.

Populærvitenskapelig sammendrag

Biomineralisering er levende organismers dannelse av komplekse uorganiske strukturer, og er en vidt utbredt prosess i naturen. En av de mest spektakulære eksemplene på biomineralisering finner man hos kiselalger, som er en gruppe av encellete alger med stor økologisk betydning. Celleveggen til kiselalger er bygget av silika (silisiumoksid), og danner en tredimensjonal struktur med komplekse, artsspesifikke poremønstre helt ned til nanometer-skala. Denne strukturen produseres inne i cellen, i et samspill mellom silika, organiske forbindelser og proteiner. Prosessen skjer i spesielle blærer kalt silika-deponeringsvesikler (SDV).

 

Vi har identifisert en proteinfamilie som kun finnes hos kiselalger. Medlemmer av denne proteinfamilien, kalt Silicaniner  krysser trolig cellemembraner, og inneholder et domene uten kjent funksjon. Tidligere studier indikerer at et medlem av Silicanin-familien er lokalisert til SDV og at den har en rolle i celleveggdannelse. I dette prosjektet vil vi studere en undergruppe av Silicanin-familien og deres mulige roller i biomineralisering av celleveggen hos kiselalger.

 

Vi vil lage mutanter for medlemmer av Silicanin-familien ved hjelp av gen-redigering. Celleveggen til Silicanin-mutantene vil bli undersøkt for endringer i silika-innhold, poremønster og struktur. Vi vil også bruke ulike former for mikroskopi for å studere den intracellulære lokaliseringen og dynamikken til Silicanin-medlemmer. Mulig kommunikasjon og interaksjon med cytoskjelettet og andre proteiner vil bli analysert. Rekombinant Silicanin-protein vil bli brukt i biokjemiske analyser av silikadannelse.

 

Vårt mål er at resultater fra dette prosjektet vil løse noen av gåtene rundt dannelsen av celleveggen til kiselalger. I framtiden kan disse resultatene danne et grunnlag for spesial-design av silika-strukturer for spesielle formål innen bionanoteknologi.

prosjektdeltakere

prosjektleder

Olav Vadstein

  • Tilknyttet:
    Prosjektleder
    ved Institutt for bioteknologi og matvitenskap ved Norges teknisk-naturvitenskapelige universitet
Aktiv cristin-person

Tore Brembu

  • Tilknyttet:
    Prosjektdeltaker
    ved Institutt for bioteknologi og matvitenskap ved Norges teknisk-naturvitenskapelige universitet
1 - 2 av 2