Titel Promotor Affiliaties "Korte inhoud" "Control of the DNA stress cell cycle checkpoint in plants / DNA stress controle bij Arabidopsis thaliana" "Lieven De Veylder" "Vakgroep Plantenbiotechnologie en Bio-informatica" "Recent werd het WEE1 gen van Arabidopsis thaliana geïdentificeerd als een cruciale celcyclus regulatore. Bij het optreden van DNA schade wordt WEE1 geïnduceerd, waarna de celdeling blokkeert, zodat beschadigd DNA kan worden hersteld. Eén van de doelstellingen van het onderzoeksproject is de signaaltransductieweg die WEE1 induceert in kaart te brengen. Daarnaast wensen we andere genen die bijdragen tot de activatie van het DNA stress checkpunt te karakteriseren, en de bekomen data te integreren in een mathematisch model.- Daar planten niet bewegen komen ze onvermijdelijk in direct contact met stoffen die hun genoom beschadigen. Om deze vorm van stress tegen te werken bestaan er DNA replicatie controlemechanismen die beschadigd DNA herkennen en herstellen. Via een combinatie van verschillende high-throughput technieken, inclusief transcriptoom analyses en mutagenese experimenten, wensen we de volledige signalisatiewegen in kaart brengen die de celcyclus afremmen bij DNA stress." "Ontrafelen van het regulatorisch netwerk van dendritische celle met behulp van module netwerken." "Bart Lambrecht" "Vakgroep Inwendige ziekten" "In dit project zullen regulatorische modules worden gedetecteerd in het transcriptoom van mis dendritisch cellen met behulp van biclusteringsmethoden. Er zal zowel worden gestart van expressiedata uit gezonde muizen als muizen waarin inflammatie werd geïnduceerd. In een later stadium zullen de regulatorische modules verder worden verfijnd met expressiedata afkomstig van knock-out muizen, cellijnen en time-series experimenten." "Opheldering van de octahydrobenzo[j]phenantridinediones als mogelijke redox cyclers in Mycobacterium tuberculosis." "Davie Cappoen" "Laboratorium voor Microbiologie, Parasitologie en Hygiëne (LMPH)" "Octahydrobenzo[j]phenanthridinediones (OQDs) zijn potente antituberculaire moleculen met een Minimale Inhibitorische Concentratie (MIC) vanaf 0.22 µM ten opzichte van antibiotica gevoelige en multi-drug resistente Mycobacterium tuberculosis (Mtb) stammen. Bijkomend werd voor de ester-analogen van deze moleculen een selectiviteitsindex (CC50/MIC) van bijna 200 bekomen. In een Mtb-BALB/c muis infectiemodel werd de bacteriële lading gereduceerd met 99% na behandeling met 25 mg/kg van de lead compound. Preliminaire data tonen aan dat de OQDs hoogstwaarschijnlijk interfereren met de bacillaire redoxhomeostase en een toename in intracellulair reactief zuurstofgehalte veroorzaken. Het doelwit voor quinone analogen is, volgens de literatuur (alhoewel betwist), mycothione reductase (Mtr). Het Mtr enzym controleert de intracellulaire reductieve omgeving door het laag moleculair thiol koppel mycothiol/mycothion, dat fungeert als het belangrijkste redoxkoppel in Mtb, in zijn gereduceerde vorm te houden. De OQDs zouden werken als redox cyclers met Mtr, waardoor diens functie wordt verstoord. Daarenboven zou de reactie van de OQDs met Mtr leiden tot een waaier aan vrije radicalen waaraan de bacterie uiteindelijk zal bezwijken. Vermits de bacillaire redox homeostase een nog onontgonnen doelwit is, kunnen de OQDs gebruikt worden om Mtr als innovatief doelwit voor de ontwikkeling van nieuwe mycobacteriocidale moleculen te onderzoeken. Met dit project willen we dan ook bepalen hoe de activiteit van de OQDs wordt gemedieerd. Hiervoor zullen celvrije modellen worden ontwikkeld waarin het vooropgestelde doelwit recombinant tot expressie zal worden gebracht en de affiniteit met de OQDs zal worden bevestigd. Bovendien zullen we de redox status volgend op blootstelling aan OQDs moleculen zowel binnen de gastheelcel, de macrofaag, als in de bacterie zelf bestuderen. Op deze manier zal het onderzoek bijdragen aan het ontrafelen van het actiemechanisme van de OQDs en het begrijpen van de bacillaire redox homeostase. Daarnaast zal het de nodige proof of concept genereren om op lange termijn nieuwe antituberculaire geneesmiddelen te kunnen ontwikkelen." "Een kwantitatieve studie van de celcyclus van de vroege embryo in een platform van hoge doorvoer" "Lendert Gelens" "Laboratorium voor Dynamica in Biologische Systemen" "Een complex netwerk van interagerende eiwitten coördineert de celcyclus. Dit zelfde netwerk kan leiden tot een brede waaier van gedragingen afhankelijk van hoe eiwitactiviteiten veranderen in ruimte en tijd. Hoe deze collectieve dynamica gerelateerd kan worden aan het gedrag van cellen blijft grotendeels onbeantwoord. Gebruik makend van vroege kikker en zebravisembryo's mikken we erop om nieuwe inzichten te verwerven in hoe de celcyclus verandert van de eerste celdelingen, waar alle cellen alterneren tussen interfase en mitose met de precisie van een klok, tot de meer complexe en onregelmatige overgangen in de somatische celcyclus.Een platform van hoge doorvoer zal worden ontwikkeld, gebruik makend van microfluïdische apparaten en time-lapse fluorescentie microscopie, om zowel in vitro als in vivo celcyclus processen te manipuleren en in beeld te brengen met een hoge resolutie. Deze experimenten zullen interageren met theoretische modellering op een synergetische manier, and het zal ons tonen hoe het dynamische gedrag van cellen afhangt van een combinatie van hun onderliggend moleculair netwerk, hun omgeving, en ontwikkelingssignalen." "Vastleggen van microbiële diversiteit via single-cell fenotypering om algemene principes van subcellulaire organisatie en unicellulaire proliferatie te identificeren" "Sander Govers" "Moleculaire Biotechnologie van Planten en Micro-organismen" "Moderne metagenomica heeft onze ogen geopend voor de immense microbiële diversiteit die zowel rondom als binnenin ons bestaat. Ondanks deze diversiteit, delen alle microben dezelfde uitdaging, en dat is om te overleven en prolifereren om ervoor te zorgen dat ze blijven bestaan in hun respectievelijke omgevingen. Om dit te bereiken moeten deze unicellulaire organismes een grote variëteit aan processen integreren in kleine compartimenten. Microben moeten nutriënten opnemen en verwerken om energie te genereren, cellulaire bouwstenen moeten worden gegenereerd, genetisch materiaal moet worden gerepliceerd en gesegregeerd, de subcellulaire omgeving moet worden georganiseerd en cellen moeten hun vorm en grootte behouden; dit alles terwijl cellen groeien en delen, hun omgeving monitoren en eventuele cellulair schade repareren. Hoe microben erin slagen om al deze processen te reguleren, zowel in tijd als ruimte, is momenteel niet goed begrepen. Simpele vragen zoals wanneer cellen beslissen om te delen, DNA replicatie te initiëren of hun chromosome segregeren blijven momenteel onbeantwoord. Het is ook niet geweten in welke mate deze beslissingen gecoördineerd worden met andere celmorfologische en celcyclusgerelateerde processen, en, zo ja, hoe deze coördinatie dan mechanistisch wordt bereikt. Zelfs in gevestige modelsystemen zoals de bacterie Escherichia coli of de unicellulaire eukaryoot Saccharomyces cerevisiae, waarin de meeste uitvoerders van deze processes gekend zijn, missen we kennis over hun coördinatie en regulatie. Daarbovenop bestaan microben in alle soorten vormen en groottes, wat de vraag doet rijzen hoe verschillende organismes met deze uitdagingen omgaan en of er hiervoor algemene of speciesspecifieke principes bestaan. Ik ben van plan deze fundamentele aspecten van de microbiële fysiologie te onderzoeken met behulp van een systeem-celbiologische aanpak. Deze aanpak zal enerzijds breed worden toegepast, om algemene principes van intracellulaire organisatie en proliferatie in microben te identificeren, maar anderzijds ook heel specifiek om een dergelijk algemeen principe, de grootteschalingsrelatie tussen mitochondriën en hun respectievelijke cellen in gist, verder te onderzoeken en zijn mogelijke rol te bekijken in mitochondriale aandoening met behulp van gist als modelsysteem." "Het vastleggen van microbiële diversiteit door eencellige fenotypering om de leidende principes te identificeren van subcellulaire organisatie en eencellige proliferatie." "Sander Govers" "Moleculaire Biotechnologie van Planten en Micro-organismen" "Moderne metagenomica heeft onze ogen geopend voor de immense microbiële diversiteit die zowel onder als in ons bestaat. Ondanks deze diversiteit delen alle microben een vergelijkbare uitdaging, en dat is om te overleven en zich te vermenigvuldigen om te overleven in hun respectievelijke omgevingen. Om dit te bereiken, moeten deze eencellige organismen een grote verscheidenheid aan processen integreren in kleine compartimenten. Microben moeten voedingsstoffen opnemen en metaboliseren om energie te genereren, cellulaire bouwstenen te verzamelen, hun genetisch materiaal te repliceren en te scheiden, hun subcellulaire omgeving te organiseren en hun vorm en grootte te behouden, terwijl ze hun omgeving waarnemen en cellulaire schade herstellen. Hoe microben erin slagen al deze processen te reguleren en te coördineren, zowel in ruimte als in tijd, is momenteel niet goed begrepen. Fundamentele vragen zoals hoe cellen beslissen wanneer ze zich moeten delen, DNA-replicatie initiëren of hun chromosomen scheiden, blijven momenteel onbeantwoord. Het is ook niet bekend in hoeverre deze beslissingen worden gecoördineerd met andere celmorfologische of celcyclusgerelateerde processen, en zo ja, hoe deze coördinatie mechanisch wordt bereikt. Zelfs in gevestigde modelsystemen zoals de prokaryoot Escherichia coli of de eencellige eukaryoot Saccharomyces cerevisiae, waarin de meeste uitvoerders van deze processen bekend zijn, ontbreekt het ons aan begrip van hun coördinatie en regulatie. Bovendien zijn microben er in alle soorten en maten, wat de vraag oproept hoe verschillende organismen deze uitdaging aanpakken en of er algemene en/of soortspecifieke principes bestaan. Ik ben van plan deze basisaspecten van microbiële fysiologie te onderzoeken met behulp van een systeemcelbiologische benadering, gebaseerd op een combinatie van moleculair genetische technieken, epifluorescentiemicroscopie, geautomatiseerde beeldanalyse, high-throughput eencellige fenotypering en geavanceerde data-analysemethoden. Deze benadering zal breed worden toegepast om de leidende principes van intracellulaire organisatie en proliferatie in microben te identificeren, maar ook specifiek om mechanismen van subcellulaire mitochondriale organisatie en hun rol bij mitochondriale ziekten te onderzoeken met behulp van gist als modelsysteem" "Modelbouw van weefselgroei in hardfruit." "Bart Nicolai" "Afdeling Mechatronica, Biostatistiek en Sensoren" "Fruit tissue growth modeling is a complex and challenging task. What regulates the overall growth of a cell and how cell growth is coordinated with progression through the cell cycle is still a scientific and modeling mystery. The timing of cell divisions and elongation at different parts of the tissue and the direction of the cell division are different. The control mechanisms involved in regulating growth are complex and reverse engineering them from experimental data is an extremely difficult task. Thus, there is a need to develop computational and mathematical models to simulate the growth and proliferation of cells. The main objective of this project is to develop modeling tools to simulate the growth of pome fruit tissue at different developmental stages. In the growth modeling, a cell will be defined by a set of dynamic state parameters such as morphogen level, growth rate, anisotropy, growth axis, division axis, turgor, morphogen production rate. The state parameters provide feedback between cell shape, cell-cell signaling and regulation of cell behavior. The nature of the coupling of these feedback processes will be defined in the generic code. To implement cell growth modeling the following work plans will be executed. Apple and pear fruit tissue will be used as model systems as the MeBioS division has a wide experience with them." "Bouwblokken uit lignocellulose bioraffinaderijen voor zelfherstellende en recycleerbare vitrimeren (GORILLA)" "Bert Sels" "Duurzame Processen en Katalyse (CSCE)" "Het project GORILLA onderzoekt de mogelijkheid van nieuwe bioraffinage van houtachtigen voor de synthese van bouwblokken, die essentieel zijn voor de vervaardiging van nieuwe, zelfherstellende en recycleerbare materialen." "Training in VITRImers: hoogwaardige materialen en stagiaires voor geavanceerde industriële toepassingen" "Wim Van Paepegem, Filip Du Prez" "Vakgroep Materialen, Textiel en Chemische Proceskunde, Vakgroep Organische en Macromoleculaire Chemie, Recticel Insulation, University of the Basque Country, Eindhoven University of Technology, University of Freiburg, Johannes Gutenberg University of Mainz, Claude Bernard University Lyon 1, Covestro (Germany), ESPCI Paris" "De hedendaagse kunststoffen zijn ofwel thermoplasten (TP's) die zijn samengesteld uit polymeerketens, recycleerbaar en verwerkbaar zijn met een hoge doorvoer, maar met een slechte hitte- en oplosmiddelbestendigheid, of verknoopte thermoharders (TS's) gemaakt van permanente polymeernetwerken met veel betere thermomechanische eigenschappen en oplosmiddelbestendigheid, maar in wezen onhandelbaar en na verwerking niet-recyclebaar. Vitrimers zijn een nieuwe klasse materialen, bekroond met de European Inventor Award 2015, die profiteren van dynamische uitwisselbare crosslinks en de beste eigenschappen van TP's en TS's combineren. Door verbeterde mechanische en chemische prestaties te combineren met het vermogen om te genezen, te lassen, opnieuw te verwerken en te recyclen, dragen vitrimers de belofte in van de volgende generatie polymeermaterialen en composieten met nieuwe toepassingsgebieden in overeenstemming met duurzame ontwikkeling en vereisten van de plastic circulaire economie. VITRIMAT zal een kritieke opleidingskloof bieden tussen geavanceerd Europees academisch onderzoek naar vitrimeren en industriële ontwikkelingen van dagelijkse producten. ESR's zullen de eerste ontvangers zijn van een baanbrekend, zeer interdisciplinair trainingsprogramma dat de hele waardeketen van geavanceerde materialen bestrijkt die momenteel worden gebruikt in sectoren met een hoge inzetbaarheid en verwachte groei (bijv. Consumptiegoederen, bouw, recreatie, windenergie, elektromobiliteit en auto-industrie). VITRIMAT wil het Europese leiderschap op het gebied van vitrimers versterken door de expertise en technologieën van 6 academische partners-pioniers in vitrimers en geavanceerde composietmaterialen te combineren - met 1 nationaal technisch centrum en 8 industriële partners (waaronder 2 begunstigden en 1 kmo) die wereldleiders zijn in de chemie, lijmen, thermoharders en composieten voor consumentengoederen, bouw en automotive toepassingen. Deze sectoren vertegenwoordigen een hoge inzetbaarheid voor toekomstige ESR's die een breed scala aan geavanceerde en overdraagbare vaardigheden zullen verwerven binnen een unieke, innovatieve, multidisciplinaire en intersectorale opleidingsomgeving." "Een dynamische analyse van de regulatie van de celcyclus in ruimte en tijd" "Lendert Gelens" "Laboratorium voor Dynamica in Biologische Systemen" "De celcyclus is een erg belangrijk biologisch proces, essentieel voor de ontwikkeling en het overleven van alle organismen. In eukaryoten is de celcyclus gereguleerd door een complex netwerk van genen en eiwitten dat de voortgang van de cyclus controleert. Deze interacties brengen dynamische kenmerken voort, zoals bistabiliteit en tijdsvertraging, die bijdragen tot de coördinatie van de gebeurtenissen in de celcyclus. Wiskundige modellen hebben geholpen om dit complexe samenspel te begrijpen. Deze modellen beschrijven hoe de concentratie en activiteit van de verschillende componenten van het netwerk veranderen doorheen de tijd.In deze thesis beschrijven we onze resultaten betreffende de verschillende dynamische elementen die een rol spelen in de celcyclus. We bespreken de resultaten in vier hoofdstukken. In het eerste hoofdstuk onderzoeken we de rol van tijdsvertraging in de oscillaties die de vroege embryonale celcyclus aandrijven. Deze tijdsvertraging is aanwezig in de interactie tussen het belangrijke mitotische kinase Cdk1 en het eiwitcomplex APC/C. De vertraging is experimenteel opgemeten, maar de oorsprong en precieze rol ervan zijn nog onduidelijk. We tonen in een eenvoudig model hoe ultrasensitiviteit en tijdsvertraging samen bepalen of oscillaties bestaan. Bovendien illustreren we dat verschillende implementaties van de vertraging de uitkomst van het model veranderen. Op het einde van dit hoofdstuk beschrijven we een methode om een ultrasensitieve respons te veranderen naar een bistabiele respons, en we leggen uit hoe deze methode kan gebruikt worden.In het tweede hoofdstuk met resultaten tonen we hoe een bistabiele responscurve dynamisch kan veranderen in de tijd. We gebruiken de aanvang van mitose als motiverend voorbeeld om te tonen dat bistabiele responscurves tijdsafhankelijk kunnen worden wanneer verschillende compartimenten toegevoegd worden aan een bestaand celcyclusmodel. Hierna bestuderen we de gevolgen van een veranderende bistabiele omschakeling en tonen dat dit cellulaire overgangen en oscillaties robuuster kan maken.Het derde resultatenhoofdstuk heeft een experimentele observatie als uitgangspunt, namelijk dat de duur van de vroege embryonale celcyclus een specifieke temperatuursafhankelijkheid heeft. We onderzoeken hoe deze schaling kan verklaard worden aan de hand van de dynamica van de celcyclusoscillator. Hiervoor maken we de reactiesnelheden van twee verschillende celcyclusmodellen temperatuursafhankelijk, en we onderzoeken hoe verschillende gevoeligheden van deze snelheden tot de geobserveerde schaling kunnen leiden. Dit hoofdstuk beschrijft onderzoek dat nog lopende is.In het laatste hoofdstuk met resultaten plaatsen we de oscillatoren gebaseerd op tijdsvertraging en bistabiliteit in een ruimtelijke context. Ruimtelijke systemen kunnen voortbewegende golven vertonen, die vaak voortgebracht worden door pacemakers. Dit zijn regio's die sneller oscilleren dan hun omgeving. In biologische systemen kunnen zulke golven dienen om informatie over te brengen. Een belangrijke vraag is dus welke aspecten van de oscillator en van de pacemaker de snelheid van de golven bepalen. We beantwoorden deze vraag aan de hand van numerieke simulaties en analytische berekeningen. Zo tonen we dat de aanwezigheid van uiteenlopende tijdsschalen belangrijk is voor de snelheid, maar alleen voor de oscillator gebaseerd op bistabiliteit. We leggen ook uit hoe de grootte en het frequentieverschil van de pacemaker invloed uitoefenen op de snelheid van de golven en op de snelheid waarmee deze golven het medium overnemen. Op het einde van dit hoofdstuk bekijken we kort wat er gebeurt in een systeem waarin meerdere pacemakers in competitie zijn om het medium over te nemen."