Dr. Alisdair Fernie csoportja az elsődleges anyagcsere metabolikus szabályozásában részt vevő tényezők azonosítására összpontosít mind a fotoszintetikus, mind a heterotróf szövetekben. Különös hangsúlyt kap a trikarbonsav-ciklus szerepe és annak részvétele a különböző biológiai folyamatokban.
továbbá széles körű genetikai sokféleséget használunk annak érdekében, hogy megértsük a metabolit felhalmozódásának genetikáját, és jelenleg nagyon érzékeny analitikai eszközöket fejlesztünk a metabolikus fluxusok meghatározására. A paradicsom, a kukorica és az Arabidopsis thaliana különböző fajai az elsődleges modellrendszerek.
A szén-anyagcsere domináns fluxusainak manipulálása
a burgonyában (Solanum tuberosum) több stratégiát alkalmaztunk a szénáram keményítővé történő beállítására. Érdekes, hogy ezekben a transzgenikus növényekben a glikolízis minden esetben növekszik, míg a keményítőszintézis csökken. Jelenleg a paradicsom szacharóz-keményítő átmenetének elemzésével is foglalkozunk (Solanum lycopersicum). Ahol érdekeink közé tartozik mind a szacharóz szállítása, mind a mosogató szervekben való felhasználása.A fokozott szukrolízist mutató növényekben a légzés felé történő váratlan anyagcsere-elmozdulás miatt elindítottunk egy projektet, amelynek célja a TCA ciklus enzimek hozzájárulásának jobb megértése az anyagcsere szabályozásához (paradicsomban is). Érdekes módon ezek a vizsgálatok nagyon szoros kapcsolatot tártak fel a mitokondriális és a fotoszintetikus anyagcsere között, amelyet tovább vizsgálunk.
analitikai és kísérleti eszközök fejlesztése
ezek az érdekes eredmények arra késztettek bennünket, hogy az analitikai eszközök széles skáláját fejlesszük ki a sejtes bioszintetikus gépek bonyolultságának jobb tanulmányozására. Tökéletesítettük a nem vizes szubcelluláris frakcionálási technikákat annak érdekében, hogy elkülönítsük a kloroplasztokat és a vacuolákat a citoszoltól. A GC-MS-t használó metabolit profilozó rendszert működtetünk, amely lehetővé teszi számunkra, hogy megkülönböztessük a nagyszámú metabolitot az egyes mintákon belül (szubcelluláris frakciók vagy szövetminták). Több mint 300 vegyület profilozható ilyen módon> 100 ismert kémiai szerkezetű vegyület. Egy további kísérleti fejlesztés, amelyet feltárunk, a kémiailag indukálható promóterek használata a transzgén expressziójának ellenőrzött módon történő meghajtására az anyagcsere időbeli zavarainak tanulmányozása érdekében. Az elmúlt években létrehoztunk egy RT-PCR platformot a paradicsom transzkripciós faktorok és érzékeny módszerek számára a stabil izotóp jelölt szubsztrát metabolizmusának követésére, valamint egy LC-MS alapú platformot a növényi fenilpropanoidok elemzésére és célzott hormon elemzésre.
metabolikus profilalkotás Solanaceous fajokban
a gázkromatográfiás tömegspektrometriás (GC-MS) technológiákat alkalmazó metabolikus profilalkotás egyszerre jelent gyors és robusztus módszertant a több párhuzamos metabolit analízishez, és a funkcionális genomika területén nagyrészt kiaknázatlan potenciált. Jelenleg ezt a technikát alkalmazzuk a genetikailag és környezetileg változatos Solanaceous növényi rendszerek (burgonya és paradicsom) elsődleges anyagcseréjének profilozására. Ennek a technikának az adatbányászat bioinformatikai eszközeivel párhuzamosan történő alkalmazása lehetővé teszi a metabolikus fenotípusok átfogó elemzését és a metabolikus fenokópiák azonosítását (azaz két különböző módon manipulált rendszer, amelyek metabolikus kiegészítéseik alapján nagyon hasonlítanak egymásra). Ezenkívül az a tény, hogy ez a módszer egyetlen kivonaton belül számos metabolitra vonatkozó információt szolgáltat, megkönnyíti a különböző metabolitok közötti kiterjedt korrelációs elemzés alkalmazását, és így számos következtetést lehet levonni az e rendszereken belüli metabolikus kölcsönhatásokról.
Dani Zamir professzorral (Jeruzsálemi Héber Egyetem, Rehovot) együttműködve egy nagy projektet indítottunk el, amelyben több mint 80 Solanum lycopersicum introgressziós vonal metabolikus komplementjét profiloztuk meg, amelyek mindegyike a Solanum pennellitől meghatározott és különálló szubsztitúciókat tartalmaz, amelyek lefedik a teljes genomot. Ezeknek a vonalaknak a profilozása magában foglalja az MS elemzést a polimer vegyületek, például a keményítő, a fehérje és a sejtfal komponenseinek elemzése mellett. A közelmúltban kibővítettük ezeket a vegyületek, szövetek és fajok szintjén, hogy sokkal nagyobb felbontást biztosítsunk az anyagcsere genetikai szabályozásában, valamint abban, hogy az útvonalak, sőt a növényi szervek hogyan versenyeznek a szubsztrátért számos környezeti feltétel mellett.
a paradicsom gyümölcsökben is elkezdtük feltárni a transzkripciós faktorokkal kapcsolatos funkcionális hálózatot, és a fenolikumok metabolikus mérnöki és metabolomikai támogatott tenyésztésével kapcsolatos projekteket futtatunk (amelyek jól ismertek, hogy egészségügyi előnyökkel járnak az emberek számára, valamint segítenek a növények stresszválaszaiban). Az Arabidopsis – ban hasonló megközelítést követünk a fenolokkal kapcsolatban-különös figyelmet fordítva az új fenilpropanoidok izolálására, azonosítására és funkcionális jellemzésére.
egyéb csoporttevékenységek
Alisdair Fernie csoportja az EU Horizon2020 TEAMING PLANTASYST projekt (SGA-CSA No 664621 és 739582 sz.FPA no. 664620) keretében jelenleg is részt vesz a plovdivi (Bulgária) Növényrendszer-biológiai és Biotechnológiai Központ létrehozásának támogatásában.