Опис истраживања

Бавимо се моделовањем биолошких система и биоинформатиком, где често комбинујемо ове две области, са циљем директног коришћења биофизичког разумевања у развоју метода за анализу биолошких података. Наше тренутно истраживање је кратко приказано испод, и у њему су често директно укључени наши експериментални сарадници.

Моделовање CRISPR/Cas система

CRISPR/Cas је недавно откривени адаптивни имунски систем код бактерија, који је нашао кључне биотехнолошке примене. Наше истраживање из моделовања CRISPR/Cas система је углавном повезано са следећим питањем: Како се активира овај систем (чије компоненте под стандардним условима нису активне), пошто је чак и улазак бактериофага у ћелију, сам по себи, недовољан за активацију система. Док се динамика система врло тешко директно експериментално мери, лакше је да се ова динамика теоријски моделује, при чему користимо комбинацију биофизичког и динамичког моделовања.

Биоинформатика CRISPR/Cas система

Иако је примарна функција CRISPR/Cas система одбрана против стране ДНК, постаје све јасније да систем има и значајне неканонске функције, као што је регулација експресије ендогених гена, за шта су одговорне мале РНК придружене CRISPR/Cas систему. Пошто је нејасно под којим условима је систем активан, тешко је детектовати ове молекуле RNA-seq процедуром, тако да смо развили методе који се примарно заснивају на биофизички базираним алгоритмима за препознавање почетака транскрипције и терминатора, што омогућава препознавање малих РНК директно из секвенце генома. Такође, развијамо методе за предвиђање регулаторних мета ових малих РНК, што је до сада био у потпуности неистражен проблем.

Биоинформатика транскрипционе иницијације

За бактеријску транскрипцију под условима стреса су одговорни алтернативни сигма фактори, при чему је иницијација њихове транскрипције слабо проучена. Систематски проучавамо специфичност ових алтернативних сигма фактора, при чему је ова анализа помогнута расположивим геномима бактериофага који кодирају различите сигма факторе. Ову анализу користимо да бисмо открили заједничке механизме иницијације транскрипције код бактерија, као и да бисмо развили напредне методе за препознавање почетака транскрипције.

Моделовање рестрикционо-модификационих (R-M) система

R-M су рудиментални бактеријски имунски системи, који најчешће прелазе са једне на другу бактерију домаћина хоризонталним трансфером. Због тога експресија рестрикционог ензима и метилазе мора бити уско координисана током успостављања система у бактерији домаћину, што се најчешће постиже путем специјализованих транскрипционих регулатора. R-M системи се јављају са различитим архитектурама (конвергентни, дивергентни, линеарни), при чему је наша основна хипотеза да ове разлике могу да се објасне у оквиру пар општих принципа. Разумевање ових принципа омогућава конструкцију синтетичких генских кола, чија је екпресија молекула уско координисана.