Metabolic modeling of Streptomyces and its relatives: a constraints-based approach

Promotie: dhr. M.T. Alam, 16.15 uur, Doopsgezinde Kerk, Oude Boteringestraat 33, Groningen

Proefschrift: Metabolic modeling of Streptomyces and its relatives: a constraints-based approach

Promotor(s): prof.dr. R. Breitling, prof.dr. R.C. Jansen

Faculteit: Wiskunde en Natuurwetenschappen

 

Modelleren van antibioticaproducerende bacteriën met de computer

Teneinde nieuwe bacteriën te kunnen creëren die voor de mens nuttig zijn, worden steeds vaker computers ingezet. Zo kan met met modelleringstechnieken bijvoorbeeld hun metabole functies analyseren. Tauqeer Alam heeft het metabole system van twee antibioticaproducerende modelorganismen, Streptomyces coelicolor en Streptomyces clavuligerus, verkend en met computermodellen de mechanismen achter de antibioticaproductie onderzocht.

Bacteriën van het geslacht Streptomyces worden vaak ‘antibiotica-fabriekjes’ genoemd, vanwege het feit dat ze een groot aantal klinisch belangrijke chemische stoffen kunnen produceren. Ze behoren tot de orde van de Actinomycetales, een groep organismen die sterke biologische diversiteit vertoont in genoomgrootte, pathogeniciteit, ecologische niches en hun vermogens om secondairemetabolieten te produceren.

Om te begrijpen hoe deze antibioticaproducerende soorten zich fylogenetisch gezien (wat betreft hun evolutionaire afstamming) verhouden tot andere soorten onder de actinomyceten, heeft Alam hun fylogenie tot in detail ontrafeld en een algemeen bruikbare robuuste methode ontwikkeld om eenduidige en consistente fylogenetische bomen te construeren uit genoomsequenties.

De resultaten van de fylogenetische studie vormden de basis voor het grootschalig metabolisch modelleren van verschillende soorten, met behulp waarvan Alam zowel metabolische als topologische overeenkomsten en verschillen identificeerde tussen de actinomyceten. Vervolgens heeft hij, door fylogenetische informatie met gen-expressiedata te combineren, de ‘orphan’-genen van Streptomyces coelicolor geïdentificeerd die het meest veelbelovend zijn voor toekomstig experimenteel onderzoek.

Alams proefschrift eindigt ten slotte met een verhandeling over het toekomstige gebruik van zijn resultaten en modellen en geeft een toekomstvisie voor onderzoek in de systeembiologie van antibiotica-producerende microben.

Tauqeer Alam (India, 1981) studeerde bioinformatica aan de Jamia Millia Islamia in Delhi. Zijn promotieonderzoek voerde hij uit aan de Rijksuniversiteit Groningen, bij het Groningen Bioinformatics Centre van het Groningen Biomolecular Sciences and Biotechnology Institute (GBB) en aan het Institute of Molecular, Cell and Systems Biology, College of Medical, Veterinary and Life Sciences, van de University of Glasgow. Het onderzoek werd gefinancierd door het GBB van de RUG. Momenteel werkt hij als bij het Center for Systems Biology and Bioenergetics (CSBB) in Nijmegen.