Autor:

Andres Tennus

Lõputööde teemad

Siit lehelt leiate valiku TÜMRI-s pakutavatest bakalureuse- ja magistritastme lõputööde teemadest.

Teemad on toodud pealkirjade kaupa. Teemale klõpsates leiate teema lühikirjelduse, info, millise taseme lõputööks see on mõeldud ja kontaktisiku andmed.

Teema asub ribosoomi, RNA modifikatsioonide ja valgusünteesi teadusgrupi juures.

Kontakt: Margus Leppik (margus.leppik@ut.ee)

Teema sobib nii bakalaureuse- kui magistritööks.

Üldülevaade:

Ribosoomid on suured ja keerulised molekulaarsed masinad, mis tuleb korrektselt kokku panna, et saavutada piisavalt kiire ja täpne valgusüntees. Ribosoomid koosenavad umbes 1/3 ulatuses valkudest ja 2/3 ulatuses RNAst. rRNA jaotatakse mitmeteks domeenisedeks, milled kõik mõjtuavad ribosoomi tööd. rRNA keskel asub väike domeen, milelle on omistatud roll ribosoomi kokkupanemisel. Keskse domeeni fuktsiooni välja selgitamiseks oleme kasutanud suunatud mutageneesi, mis näitab, et väikesed muutused põhjustavad ribosoomide biogeneesis märkimisväärseid muutuseid. Selle töö kaugem eesmärk on välja selgitada, kas olulisi rRNA elemente saab kasutada potentsiaalsete uute antibiootikumide märklaudadena. Samuti kas saab suunata ribosoomi biogeneesi, et kasutada seda sünteetilise bioloogia eesmärkide täitmisel.

Projektist täpsemalt:

Projekti raames on vajalik kloneerida tuvastatud rRNA variandid ekspressoiinivektoritesse, mida saab kasutada E.coli delta 7 tüves, kus puuduvad metsiktüüpi rRNA operonid. Iseloomustada rakkude võimet kasvada, paljuneda, resistentusust antibiootikumidele jne.

Teemaga tegeleb kromatiini teadusgrupp.

Kontakt: Arnold Kristjuhan (arnold.kristjuhan@ut.ee)

Teema sobib bakalaureusetööks.

Geenide avaldumise esimeseks etapiks on nende transkribeerimine RNA polümeraas II poolt. Transkriptsiooni alustamiseks peab geeni promootorala olema ligipääsetav esmastele trankriptsioonifaktoritele, mis omakorda tagavad RNA polümeraasi korrektse seondumise promootorile. Kuna eukarüootsetes rakkudes on kogu DNA pakitud histoonivalkude abil kompaktseks kromatiiniks, siis ligipääs DNA-le on raskendatud. Kromatiini ligipääsetavust muudetakse läbi erinevate epigeneetiliste mehhanismide, mis nõrgendavad või tugevdavad histoonidest moodustunud nukleosoomide omavahelisi interaktsioone või loovad seondumiskohti teistele valkudele. Uurimistöö eesmärgiks on selgitada histoonide modifikatsioonide rolli transkriptsiooni initsiatsioonil ja RNA polümeraasi aktiivsuse reguleerimisel.

Teemaga tegeleb kromatiini teadusgrupp.

Kontakt: Arnold Kristjuhan (arnold.kristjuhan@ut.ee)

Teema sobib bakalaureusetööks.

YEATS domeen on kõikides eukarüootsetes organismides konserveerunud valgustruktuur, mille esmaseks ülesandeks on luua interaktsioone erinevate valgukomplekside ja kromatiini vahel. Sellised interaktsioonid on erakordselt olulised geenide avaldumisel ja vaigistamisel ning samuti genoomi terviklikkuse säilitamisel. Senised uuringud on näidanud, et YEATS domeeniga valgud seonduvad kromatiiniga, kus histooni H3 lüsiinijäägid on spetsiifilistest positsioonidest modifitseeritud. Samas pole teada mis määrab erinevate YEATS domeenide täpsema seondumisspetsiifika ning milliste valgukomplekside omavahelisi interaktsioone need vahendavad. Uurimistöö eesmärgiks on selgitada YEATS valkude rolli geenide transkriptsiooni reguleerimisel.

Teema asub tselluloosi uurimisrühmas.

Juhendaja: Priit Väljamäe (priit.valjamae@ut.ee)
Juhendaja: Silja Kuusk (silja.kuusk@ut.ee)

Teema sobib nii bakalaureuse- kui magistritööks.

Lüütilised polüsahhariid monooksügenaasid (LPMOd) on olulised komponendid kaasaegsetes lignotselluloosi lagundamiseks mõeldud ensüümsegudes. LPMOde aktiivsus sõltub vesinik peroksiidist, mis on LPMOde kosubstraadiks. Paraku on LPMOd H2O2 poolt ka pöördumatult inaktiveeritavad ja seega on vajalik H2O2 taseme kontroll reaktsioonisegus. H2O2 tekib reaktsioonikeskkonda O2 reageerimisel erinevate ligniini komponentidega. Käesolevas projektis uuritakse O2 dünaamikat reaktsioonikeskkonnas ja selle mõju lignotselluloosi ensümaatilise lagundamise efektiivsusele.

Teema asub eukarüootse translatsiooni uurimisgrupis.

Kontakt: professor Tiina Tamm (tiina.tamm.001@ut.ee)

Teema sobib nii bakalaureuse- kui magistritööks.

Kirjeldus

Uudsed RNA vaktsiinid sisaldavad lisaks tavalistele nukleotiididele ka spetsiifilisi, modifitseeritud nukleotiide. Modifitseeritud nukleotiidid saadakse tavalistele nukleotiididele keemiliste rühmade lisamise teel ning nad on eluslooduses laialt levinud. Eriti rikkalikult leidub neid transport RNA-de (tRNA) ja ribosoomi koostises olevate RNA-de (rRNA) koostises. Ribosoomi RNA-des on kõige levinumad modifikatsioonid riboosi metüleerimine ning lämmastikaluse uridiin isomerisatsioon (moodustub pseudouridiin). Modifitseeritud nukleotiidid asuvad ribosoomi olulistes piirkondades: väikeses subühikus paiknev dekodeeriv keskus, suures subühikus asuv peptiidsidet sünteesiv keskus ja kahe subühiku vahel moodustunud kontaktide ala. Modifitseeritud nukleotiidid tagavad RNA molekulide stabiilsuse ning on olulised molekulide kolmemõõtmelise kuju moodustumisel. Oleme konstrueerinud pärmitüved, mille ribosoomide olulises keskuses, peptidüültransferaasi keskuses, puuduvad üks või mitu modifitseeritud nukleotiidi. Projekti eesmärgiks on teha kindlaks kas ja kuidas on muutunud selliseid mutantseid ribosoome omavates rakkudes valkude süntees. Eelkõige analüüsitakse valgusünteesi kiiruse ja täpsuse muutumist. Uuritakse valgusünteesi muutuste mõju rakkude kasvukiirusele.

Teema asub mikroobiökoloogia grupis.

Kontakt: Merike Jõesaar (merike.joesaar@ut.ee); Signe Viggor (signe.viggor@ut.ee)

Teema sobib nii bakalaureuse- kui magistritööks.

Pindaktiivsed ained vähendavad pindpinevust ja suurendavad süsivesinike lahustuvust, muutes muidu vees halvasti lahustuvad ained mikroorganismidele kättesaadavaks. Looduslike pindaktiivsete ainete lisamine on bioremediatsioonis uudne strateegia, sest varasemalt on kasutatud sünteetilisi ühendeid. Mikroobide toodetud pindaktiivsed ained on võrreldes sünteetilistega vähem toksilised, biolagunevad ja keskkonnasõbralikud. Majanduslikult on ka soodsam ja keskkonnasõbralikum lisada bioremediatsioonil baktereid, mis ise toodavad pindaktiivseid aineid kui neid, mida toodetakse tööstuslikult.

CELMS kogud.

Teema asub mikroobiökoloogia grupis.

Kontakt: Merike Jõesaar (merike.joesaar@ut.ee); Signe Viggor (signe.viggor@ut.ee)

Teema sobib nii bakalaureuse- kui magistritööks.

P. putida tüve KT2440 on edukalt kasutatud keemia- ja farmatsiatööstuses oluliste ainete tootmiseks. Käesolevas projektis uuritakse bakteritüve võimet kasvada erinevatel kasvusubstraatidel ning nende kasutamise käigus tekkivate vaheühendite ning lõpp-produktide taluvust.

Teema asub mikroobiökoloogia grupis.

Kontakt: Merike Jõesaar (merike.joesaar@ut.ee); Signe Viggor (signe.viggor@ut.ee)

Teema sobib nii bakalaureuse- kui magistritööks.

Ligniin on puidutööstusete jääkprodukt, mida saab kasutada lähteainena erinevate tööstuslikult oluliste kemikaalide tootmiseks. Samas on tegemist keeruka polümeerse ühendiga, mille lagundamine ei ole lihtne. Projekti raames testitakse CELMS kollektsioonis leiduvate tüvede võimet toota lakaase ning lagundada selle toimel tekkinud aromaatseid ühendeid.

Teema asub mikroobiökoloogia grupis.

Kontakt: Merike Jõesaar (merike.joesaar@ut.ee); Signe Viggor (signe.viggor@ut.ee)

Teema sobib nii bakalaureuse- kui magistritööks.

Saasteainetega reostunud looduslike objektide (vesi, pinnas) tervendamiseks kasutatakse bioaugmentatsiooni meetodit, kus keskkonnale toksiliste ainete lagundamine toimub mikroobide abil. Enne välikatsete teostamist uuritakse laboris põhjalikult nii tüvede kataboolset võimekust kui ka nende efektiivsust lagundada aromaatseid ja alifaatseid süsivesinike. Parimate koosluste selgitamiseks kombineeritakse erinevaid tüvesid ning testitakse neid mikrokosmikatsetes, kus saab kasutada erinevaid saasteaineid (toornafta, kütused jne) ja varieerida keskkonnatingimusi.

Teema asub bakteri- ja pärmivalkude teadusgrupis.
Kontakt: kaasprofessor Triinu Visnapuu (triinu.visnapuu@ut.ee)

Teema sobib kas kahele bakalaureuse või ühele magistriastme üliõpilasele.

Maasikad on väga populaarsed aiasaadused, kuid väga vastuvõtlikud seennakkusele. Hiljuti avastati, et looduslikud fruktoosist koosnevad oligosahhariidid (levaani- ja inuliini-tüüpi) toimivad toidutaimedel hahkhallituse vastaste ühenditena. KU Leuveni (Belgia) ja TÜ ühisprojekti "Exploring levan oligosaccharide-producing organisms to protect strawberry fruit" raames uuritakse maasikate mikrobioomi kuuluvaid baktereid, kes levaani sünteesivad või lagundavad. Seega võiksid vastavad mikroobid koos sahhariididega olla kasutatavad taimekaitsevahendina hallituse pärssimiseks. Projekti käigus tehakse kindlaks potentsiaalseid kasutatavaid tüvesid ja selgitatakse molekulaarsel tasemel välja taimekaitsel osalevaid mehhanisme.

Projektis on võimalik osaleda a) maasikatelt huvipakkuvate bakteritüvede isoleerimisel ja kindlakstegemisel; b) tüvede sahhariidide kasutuse hindamisel; c) levaani-oligosahhariidide ensümaatilisel sünteesil taimedel kasutamiseks.

Selle teemaga tegeletakse pärmi mitokondri uurimisgrupis.

Kontakt: Juhan Sedman (juhan.sedman@ut.ee)

Teema sobib nii bakalaureuse- kui magistritööks.

Teema asub bioinformaatika uurimisgrupis.

Kontakt: Tarmo Puurand (tarmo.puurand@ut.ee)

Teema sobib nii bakalaureuse- kui magistritööks.

Inimese genoomist moodustavad korduvad järjestuse üle poole. Kui transponeeruvad korduvad elemendid (Alu ja LINE) asuvad valdavalt hästi uuritud osas genoomist, siis tandeemsed kordused on olnud vähem uuritud kuna need paiknevad heterokromatiinis, mida seni on väga vähe uuritud. Uuemate DNA sekveneerimise tehnoloogiate nagu Oxford Nanopore ja Pacific Biosciences abil on aga kirjeldatud kogu inimese genoom täies pikkuses ja see annab võimaluse uurida nii ühenukleotiidsed muutusi kui ka keerulisemad variatsioone KOGU inimese genoomis. Tandeemselt korduvate järjestuste koopia arv on ülimalt varieeruv. Suur osa nimetatud kordustest asuvad kromosoomide tsentromeerides, rDNA geenides. Projekti raames uuritakse, kuidas need kordused varieeruvad, arendatakse arvutusmetoodikat varieeruvuse uurimiseks ning otsitakse võimalikke seoseid kordusjärjestuste ja haiguste vahel. Arvutipõhise töö peale on oodatud 2 tudengit.
https://www.science.org/doi/10.1126/science.abj6987
https://www.science.org/doi/10.1126/science.abj6965

Teema asub bioinformaatika uurimisgrupis.

Kontakt: Maido Remm (maido.remm@ut.ee)

Projektis leidub uurimisteemasid nii bakalaureuse-, magistri- kui doktoritööks.

Toidu koostist on võimalik uurida mitmesuguste meetoditega. Üheks uudseks toidu koostise uurimise võimaluseks on toidus leiduvate DNA järjestuste uurimine. DNA analüüsimise üheks eeliseks on võimalus pakkuda vastuseid vähem kui 24 tunni jooksul, protsess on suures osas automatiseeritav. Oleme eelkatsetega tõestanud, et DNA on kuumtöödeldud toiduainetes piisavalt hästi säilinud, et usaldusväärseid analüüse läbi viia.

Loe lisa

TÜ MRI bioinformaatika õppetool juhib viieaastast projekti (2024-2028), mille raames arendatakse arvutusmeetodeid toidu DNA uurimiseks. Projekti eesmärgiks on arendada toidus leiduva DNA eraldamiseks sobivad puhastusmeetodid ja arvutusmetoodika, mis võimaldaks määrata toidu komponentide täpset kogust toiduainetes. Just koguse täpne määramine on see aspekt, mis seni on teiste DNA-d kasutavate meetodite jaoks keeruline, liialt kallis või muidu ebapraktiline.

Näeme uue tehnoloogia rakendusi peamiselt järgmistes valdkondades:

1) valmitoidu koostise kontroll võltsingute vältimiseks;
2) toiduainete tootmisprotsessi jälgimine;
3) sisseostetava tooraine kontroll.

Näiteid loodava tehnoloogia rakendatavusest

Tootmisprotsessi jälgimisel aitaks DNA määramine vältida toidu kvaliteeti mõjutavate bakterite levikut tootmishoonetes (näiteks piimatööstuses).
Autentsuse kontrolli on võimalik rakendada nii taimsete kui loomset päritolu toiduainete puhul: nt marjade koguse kontroll mahlades, kalaliikide tuvastamine kalatoodetes, jne.
Sisseostetava tooraine kontrolli võib kasutada paljudes valdkondades, näiteks kalatööstuses Listeria sisalduse jälgimiseks, eeltöödeldud toiduainete korral autentsuse kontrolliks või pulbriliste toodete korral aktiivkomponentide sisalduse kontrollimiseks.
Uuendtoidu, sealhulgas mikroorganismidest, vetikatest, seentest, putukatest valmistatud toidu osakaalu laienemisega seoses tekib vajadus kontrollida selle kindlate komponentide esinemist/puudumist toiduainetes, samuti selle ohutust (patogeensete ja oportunistlike mikroobide sisaldust).

Kõigis neis näidetes oleks võtme-eeliseks meie tehnoloogia võimekus hinnata täpselt IGA LIIGI KOGUST toiduainetes. See aitab vältida ülereageerimist tühiste koguste esinemise korral. Kõiki vajalikke rakendusi pole võimalik ette näha. Siin tuleb välja DNA-l põhineva testi eelis, see on universaalne ja lihtsasti kohandatav uute toidu kvaliteeti mõjutavate liikide tuvastamiseks.

Projekti viiakse läbi koostöös Tervisetehnoloogiate Arenduskeskusega (CelviaCC) ja Tervislike Piimatoodete Arenduskeskusega (BioCC).

Teema asub bioinformaatika uurimisgrupis.

Kontakt: Maido Remm (maido.remm@ut.ee)

Teema sobib nii bakalaureuse- kui magistritööks.

Patogeensete bakterite DNA järjestuse määramine on suhteliselt odav ja laialt levinud tehnoloogia. Bakterite genoomi järjestuse alusel on teoreetiliselt võimalik ennustada kõiki selle bakteri omadusi. Meid huvitab antimikroobse resistentsuse (millise ravimiga saab patsienti ravida) ja virulentsuse (kui tõsiseid haigusnähte antud tüvi võib tekitada) ennustamine genoomse DNA järjestuse abil. Oleme koostanud tarkvara PhenotypeSeeker, mis suudab ennustada bakterite omadusi ja testinud seda kahte tüüpi antimikroobse resistentsuse määramisel. Meetodit oleks vaja edasi arendada rohkemate antibiootikumide resistentsuse ennustamiseks ning samuti keerukamate koosluste uurimiseks (näiteks inimese mikrobioom).

Loe lisa

Tartu teadlaste uudne arvutusmeetod tuvastab superbakterite "pahad" geenid (ERR Novaator)

Teema asub bioinformaatika uurimisgrupis.

Kontakt: Maido Remm (maido.remm@ut.ee)

Teema sobib nii bakalaureuse- kui magistritööks.

Vereproovist eraldatud rakuvaba DNA kasutatakse Eestis rutiinselt riskirühma rasedatel kromosomaalsete aneuploidiate ennustamiseks. Nüüd oleks vaja praktikasse juurutada ka rakuvabast DNAst patogeenide (bakterite ja viiruste) määramine. See aitaks tuvastada krooniliste infektsioonide põhjusi (kõikidel inimestel, mitte ainult rasedatel). Selleks vaja luua tarkvara, mis a) tuvastab potentsiaalsed haigustekitajad; b) määrab nende koguse; c) hindab leiu meditsiinilist olulisust ning d) annab arstile lihtsas vormis tagasisidet leidude kohta. Projekti viiakse läbi koostöös Tervisetehnoloogiate Arenduskeskusega ja TÜ Kliinikumiga.

A powerful, non-invasive test to rule out infection (Nature Microbiology 4, 554–555)
Analytical and clinical validation of a microbial cell-free DNA sequencing test for infectious disease (Nature Microbiology 4, 663–674)

Ettevõtetega koostöös otsitakse võimalusi veremürgituse kiiremaks diagnoosimiseks (TÜMRI koduleht)

Teema asub bakterite stressitaluvuse uurimisgrupis.

Kontakt: teadur Andres Ainelo (andres.ainelo@ut.ee)

Teema sobib magistritööks.

See töö peaks tuvastama uusi faagivastaseid kaitsesüsteeme (geene) ja selleks kasutatakse bioinformaatilist ennustamist koos järgneva genoomi deletsioonanalüüsiga.

Teema asub bakterite stressitaluvuse uurimisgrupis.

Kontakt: kaasprofessor Rita Hõrak (rita.horak@ut.ee)
Doktorant: Sirli Rosendahl

Teema sobib nii bakalaureuse- kui magistritööks.

See töö peaks eksperimentaalse evolutsiooni käigus isoleerima profaagi kaitsest möödahiilivaid faagimutante, st selliseid faagi variante, mis suudavad nakatada ka profaage sisaldavat bakterit (bakalaureusetöö).
Kaitses ja kaitsest möödahiilimises osalevate geenide toimemehhanismi selgitamine (magistritöö).

Teema asub bakterite stressitaluvuse uurimisgrupis.

Kontakt: kaasprofessor Rita Hõrak (rita.horak@ut.ee)
Doktorant: Sirli Rosendahl

Teema sobib nii bakalaureuse- kui magistritööks.

Oleme näidanud, et Pseudomonas putida genoomis leiduvad profaagid kaitsevad mõnede faagide eest. See töö peaks tuvastama kaitset pakkuvad profaagi geenid ja selleks kasutaksime deletsioonanalüüsi (bakalaureusetöö).
Edaspidised uuringud keskenduksid nende geenide toimemehhanismi selgitamisele (magistritöö).

Teema asub Pseudomonas putida poomisvastuse rolli uurimisgrupis.

Kontakt: kaasprofessor Hedvig Tamman (hedvig.tamman@ut.ee)

Teema sobib nii bakalaureuse- kui magistriõppe üliõpilasele.

Töö eesmärgiks on Eesti keskkonnaproovidest eraldatud bakteriofaagide kollektsiooni kirjeldamine. Muuhulgas kuulub kirjeldamise juurde faagide temperatuuritundlikkuse määramine, peremeesspetsiifika tuvastamine ning erinevate viirusinfektsiooni parameetrite mõõtmine.

Teema asub Pseudomonas putida poomisvastuse rolli uurimisgrupis.

Kontakt: kaasprofessor Hedvig Tamman (hedvig.tamman@ut.ee)

Teema sobib magistriõppe üliõpilasele.

Oleme tuvastanud, et poomisvastus, bakterite üldine stressi talumise mehhanism, võib kaitsta baktereid bakteriofaagi nakkuse vastu. Töö eesmärgiks on selgitada välja, kuidas poomisvastus bakterit faaginakkuse eest kaitseb ning kirjeldada mehhanismid millega suudab bakteriofaag poomisvastuse poolt tagatud faagivastasest kaitsest üle saada.

Teema asub arengubioloogia töögrupis.

Kontakt:
Professor Osamu Shimmi (osamu.shimmi@ut.ee)
Kaasprofessor Tambet Tõnissoo (tambet.tonissoo@ut.ee)
Doktorandid: Vi Ngan Tran ja Hanna Antson
Bakalaureusetudengid: Eva Savulkina, Gleb Zenjov, Lonaly Jüriado, Maria Mironova, Nele Malvine Berzina, Robin Sarv

Teema sobib nii bakalaureuse- kui magistriõppe üliõpilasele.

Teema fookuseks on kärbse näopiirkonna kudede morfogeneesi ja rakkude vahelise kommunikatsiooni mehhanismid, mida võib kasutada kraniofastsikulaarsete haiguste patogeneesi mudelina. Eksperimentaalsetest tehnikatest on kasutusel äädikakärbse geneetika, histoloogilised analüüsitehnikad, mikroskoopia tehnikad, organ kultuur ja pildi analüüs.

Teema asub arengubioloogia töögrupis.

Teema sobib nii bakalaureuse- kui magistriõppe üliõpilasele.

Teema keskendub rakubioloogiliste struktuuride, rakkude vahelise kommunikatsiooni ja geeni ekspressiooni regulatsiooni omavahelisele võrgustikule kudede arengus. Eksperimentides kasutatakse äädikakärbse geneetikat, histoloogilist analüüsi, eluskoe biokuvamise tehnikaid, mikroskoopiat, pildianalüüsi.

Teema asub arengubioloogia töögrupis.

Teema sobib nii bakalaureuse- kui magistriõppe üliõpilasele.

Antud teema kätkeb endas teadusküsimusi, mis on seotud organite/kudede kasvukontrolli mehhanismidega, morfogeneesi ja rakkude vahelise kommunikatsiooniga. Kuidas muutused neis protsessides võivad viia neoplaasiate tekkeni? Eksperimendis kasutatavad metoodikad hõlmavad äädikakärbse geneetikat, histoloogilisi, immuunohistokeemilisi analüüse, mikroskoopiat ja pildianalüüsi.

Teema asub mikroobigeneetika uurimisrühmas.

Kontakt:
Uurimisgrupi juht Maia Kivisaar (maia.kivisaar@ut.ee)

Uurimisgrupi liikmed: teadurid Heili Ilves (heili.ilves@ut.ee), Signe Saumaa (signe.saumaa@ut.ee) ning doktorandid Karl Jürgenstein (karl.jurgenstein@ut.ee), Lea Ets (lea.ets@ut.ee).

Teema sobib nii bakalaureuse- kui magistriõppe üliõpilasele.

Mikroobigeneetika uurimisrühma teadustöö on suunatud molekulaarsete mehhanismide väljaselgitamisele, mis on seotud bakterite evolutsioneerumisega ja füsioloogilise kohastumisega stressitingimustes, aga samuti ka uute mutatsioonisagedust mõjutavate geenide võrgustiku ja uute võrgustikus leitud geenide täpsema rolli väljaselgitamisele. Osa uuringutest on suunatud ka mikroorganismide (eeskätt pseudomonaadide) rakendustega uute, keskkonda säästvate tehnoloogiate arendamisele. Nimelt on pseudomonaadid üks kõige arvukamaid, looduses laia levikuga bakterirühmi, mille esindajad on võimelised asustama väga erinevaid elukeskkondi ja kohastuma kiiresti ebasoodsate keskkonnatingimustega. Mudelorganismidena on kasutusel peamiselt mullabakter Pseudomonas putida ja inimese oportunistlik patogeen P. aeruginosa. Bakter P. putida on tähelepanuväärne seetõttu, et lagundab keskkonda saastavaid toksilisi aromaatseid ja alifaatseid ühendeid, kuid lisaks sellele on P. putida viimastel aastatel äratanud huvi eeskätt nn „rakuvabrikute“ konstrueerimisel, kuna tegemist on metaboolselt mitmekülgse, geneetiliselt kergesti manipuleeritava ning hea keskkonnastressi taluvusega organismiga.

Teema asub mikroobigeneetika uurimisrühmas.

Kontakt:
Uurimisgrupi juht Maia Kivisaar (maia.kivisaar@ut.ee)

Uurimisgrupi liikmed: teadurid Heili Ilves (heili.ilves@ut.ee), Signe Saumaa (signe.saumaa@ut.ee) ning doktorandid Karl Jürgenstein (karl.jurgenstein@ut.ee), Lea Ets (lea.ets@ut.ee).

Teema sobib nii bakalaureuse- kui magistriõppe üliõpilasele.

Teema asub mikroobigeneetika uurimisrühmas.

Kontakt:
Uurimisgrupi juht Maia Kivisaar (maia.kivisaar@ut.ee)

Uurimisgrupi liikmed: teadurid Heili Ilves (heili.ilves@ut.ee), Signe Saumaa (signe.saumaa@ut.ee) ning doktorandid Karl Jürgenstein (karl.jurgenstein@ut.ee), Lea Ets (lea.ets@ut.ee).

Teema sobib nii bakalaureuse- kui magistriõppe üliõpilasele.

Teemaga tegeleb bakterite eluvormi uurimisgrupp.

Kontakt: Riho Teras (riho.teras@ut.ee)

Teema sobib nii bakalaureuse- kui magistriõppe üliõpilasele.

Bakterite eluvormi rühmas uurime risosfäärse bakteri Pseudomonas putida biofilmi. Enamasti uurime biofilmi jaoks oluliste geenide transkriptsiooni, kuid lisaks veel bakteri füsioloogia muutumist üldisemalt. Teisisõnu, kuidas toimub oluliste geenide transkriptsiooni regulatsioon, kui bakter läheb üle planktilisest eluvormist sessiilsele eluvormile. Kuna bakteri biofilmi moodustumisest võtab osa väga palju globaalseid regulaatoreid, siis tähelepanu teravik on suunatud just nende geenide tähtsusele. Küsimusele vastamiseks loome uusi reportersüsteeme, mille abil oleks lihtne uurida geenide ekspressiooni.

Küsimused, mis ootavad vastust: kuidas on reguleeritud kahekomponentse signaalsüsteemi sensorkinaasi gacS, periplasmaatilise proteaasi lapG ja adhesiini lapA ekspressioon.

Ekspressiooni hindamiseks konstrueerime kahe fluorestseeruva valgu geeniga reportersüsteemi, mis võimaldaks hinnata samalt promootoralalt vastassuunalist transkriptsiooni ja/või promootorite konkureerimist RNAP-le
Kasutame üsna lihtsaid meetodeid nagu: biofilmi mõõtmine kristallvioletiga, bakteripopulatsiooni kasvuparameetrite hindamine, ülisuurte valkude geelelektroforees, valguekspressioon ja puhastamine, Western blot, FACS, RACE, reportergeenidega transkriptsiooni hindamine, PCR, qPCR, kloneerimiseks fusion-PCR jms.

Teema asub eukarüootse translatsiooni uurimisgrupis.

Kontakt: professor Tiina Tamm (tiina.tamm.001@ut.ee)

Teema sobib nii bakalaureuse- kui magistritööks.

Kirjeldus

Kõikides rakkudes teostab valkude sünteesi molekulaarne nanomasin – ribosoom. Ribosoom on suur RNA-valk kompleks. RNA molekulid moodustavad ribosoomi keskse osa ja suunavad valgusünteesi katalüütilist etappi. Ribosoomi valkudel (r-valkudel) on täita oluline roll ribosoomide kokkupanekul, ribosoomi struktuuri stabiliseerimisel ning valgusünteesi regulatsioonis.

Eukarüootne ribosoom sisaldab mitmeid r-valke ning RNA järjestusi, mida bakteri ribosoomis ei ole. Eukarüootsete rakkude sattumisel stressi tingimustesse (aminohapete nälg, glükoosi nälg, osmootne stress jne) toimub rakkudes geeniekspressiooni ümberkorraldamine. Selleks on vaja rakkudes indutseerida spetsiifiliste transkriptsioonifaktorit süntees ning ümber korraldada valgusünteesi alustamine. Selles regulatsioonis omavad suurt rolli just eukarüootsele ribosoomile omased r-valgud. Oleme konstrueerinud pärmitüved, mille ribosoomides on puudu mõned r-valgud või valkude osad.

Projekti eesmärgiks on selgitada välja kuidas selliseid ribosoome sisaldavad rakud taluvad erinevaid stressitingimusi (eelkõige nälga). Kasutades kahel lutsiferaasi geenil (Renilla lutsiferaas ja Firefly lutsiferaas) põhinevaid reportereid analüüsitakse kuidas muutub valgusünteesi täpsus muudetud ribosoomidega rakkudes.

Teema asub eukarüootse translatsiooni uurimisgrupis.

Kontakt: professor Tiina Tamm (tiina.tamm.001@ut.ee)

Teema sobib nii bakalaureuse- kui magistritööks.

Kirjeldus

Viirused, sõltumata genoomi tüübis ja suurusest, kasutavad viirusvalkude sünteesiks peremeesraku translatsioonisüsteemi, täpsemalt ribosoome ja translatsioonifaktoreid. Mõned viirused kasutavad ribosoomide värbamiseks spetsiaalseid RNA elemente, mida nimetatakse sisemiseks ribosoomi seondumispiirkonnaks (IRES). Sellise sisemise initsiatsiooni kasutamine võimaldab spetsiifiliselt vähendada rakuliste mRNA-de translatsiooni ja suurendada translatsiooni viiruse enda RNA-lt. Kilgi halvatuse viirus sisaldab IRES regiooni, mis töötab lisaks putukarakkudele ka pärmirakkudes. Seega on võimalik kasutada selle IRES-e uurimiseks Drosophila S2 rakuliini ning pagaripärmi erinevaid tüvesid. Projekti eesmärgiks on analüüsida kuidas toimub IRES-e poolt algatatud valgusüntees mutantseid ribosoome sisaldavates rakkudes. Lisaks analüüsitakse translatsiooni initsiatsioonis olulise IRES RNA-80S ribosoomi kompleksi moodustumist kui puuduvad mõned ribosoomivalgud või ribosoomivalkude osad.

Teema asub ribosoomi ja valgusünteesi teadusgrupi juures.

Kontakt: Jaanus Remme (jaanus.remme@ut.ee)

Teema sobib bakalaureuseastme üliõpilasele.

Üldülevaade:

Ribosoom koosneb RNAst (rRNA) ja valkudest (r-valgud), mis on organiseeritud kaheks subühikuks (väike subühik 30S ja suur subühik 50S). Nii rRNA kui r-valgud sisaldavad sünteesijärgseid keemilisi modifikatsioone, eelkõige metüleerimisi. Ribosoomi suurem subühik katalüüsib peptiidsideme sünteesi, kusjuures nii substraadid (aa-tNA ja pep-tRNA) kui produkt (uus pep-tRNA) on ribosoomiga seotud. Katalüütiline keskus koosneb rRNAst, täpsemalt 23S rRNA domeenist V. Peptiidsideme süntees on keskne reaktsioon valgusünteesil ja seetõttu ka eluprotsessides laiemalt.

Kõik ribosoomid, mida on seni uuritud, sisaldavad rohkem või vähem sünteesijärgseid modifikatsioone. Eukarüootsetel ribosoomidel on neid sadades ja bakterite ribosoomidel kümnetes, aga mitokondri ribosoomidel veelgi vähem. Vaid neli rRNA modifikatsiooni on kõrgelt konserveerunud läbi elupuu. Kuigi positsioonid, kus modifikatsioonid asuvad on sageli samad, on modifikatsioonidel erinevatel evolutsiooni harudel suur varieeruvus. Modifitseeritud nukleotiidid asuvad ribosoomi olulistes piirkondades nagu dekodeeriv keskus 16S rRNAs, peptiidsidet sünteesiv keskus 23S rRNAs, ribosoomi subühikutevaheliste sildade piirkonnad. Ribosoomi RNA modifikatsioonide bioloogiline tähtsus on siiani mõistatuslik, mida rõhutab asjaolu, et ühekaupa võib igat modifikatsiooni eemaldada ilma, et see tooks kaasa ribosoomi aktiivsuse kadumise või isegi märgatava muutuse. Oleme varasema rahvusvahelise koostöö käigus välja selgitanud, et kõigi rRNA pseudouridiinide eemaldamine muudab rakkude kasvu ja ribosoomide funktsiooni vaid minimaalselt. Samas on vaid ühe pseudouridiini süntaasi eemaldamine koos ühe kindla rRNA metülaasiga suure mõjuga nii bakterite kasvule kui ribosoomide kokkupanekule. On ilmne, et rRNA modifikatsioonid on olemuselt liiased, nad kordavad üksteise funktsionaalset tähtsust.

Meie lähenemine rRNA modifikatsioonide uurimisele on originaalne st seda kasutame vaid meie. Konstrueerisime E. coli tüve, milles puuduvad 10 geeni (tüvi del10). Need 10 geeni kodeerivad ensüüme, mis sünteesivad modifikatsioone ribosoomi peptiidsidet sünteesivas keskuses. See tüvi on küll eluvõimeline, aga seda vaid optimaalsetes kasvutingimustes. Senised katsed on näidanud, et lisades vaid ühe geeni 10st tagasi bakteri genoomi, on võimalik bakterite elulemust oluliselt tõsta. Del10 tüvi võimaldab uurida üksikute modifikatsioonide ja neid sünteesivate ensüümida funktsioone ribosoomis ja tähtsust bakterite elutegevuses.

Teemast:

Laialt levinud arvamuse kohaselt osalevad rRNA modifikatsioonid ribosoomi ruumilise struktuuri stabiliseerimisel. Paraku ei ole seda arvamust veenvalt eksperimentaalselt kontrollitud. Meie konstrueeritud del10 tüve ribosoomide abil oleks seda kerge teha. Katsed seisnevad erinevalt modifitseeritud ribosoomide termotolerantsuse määramises. Selleks inkubeeritakse ribosoomi 50S subühikuid erinevatel temperatuuridel ja seejärel mõõdetakse nende aktiivsust kas peptiidsideme sünteesil, 30S subühikuga seondumisel või translatsioonil. Ribosoomide aktiivsuse võrdlemise põhjal saab teha järeldusi modifikatsioonide osa kohta ribosoomide termotolerantsuse ja seega struktuuri stabiilsuse kohta. Töö sisaldab endas rea biokeemilisi meetodeid, mida ksutatakse valgusünteesi uurimisel.

Teema asub ribosoomi ja valgusünteesi teadusgrupi juures.

Kontakt: Jaanus Remme (jaanus.remme@ut.ee)

Teema sobib magistrandile.

Üldülevaade:

Teemast:

Valgusünteesi alustamine (translatsiooni initsiatsioon) on oluline etapp, mille käigus reguleeritakse mRNA translatsiooni taset. Initsiatsiooni käigus toimub kõigepealt väiksema subühiku (bakteritel 30S) seondumine valguliste initsiatsioonifaktoritega, mRNA ja initsiaator tRNA’ga. Seejärel ühineb 30S-mRNA-fMet-tRNA kompleksis initsitasioonifaktoritega ribosoomi suurema 50S subühikuga (70 SIC), millele järgneb üleminek valgusünteesi elongatsiooni faasi. On teada, et 50S subühikus toimuvad translatsiooni initsiatsiooni käigus konformatsioonilased muutused. Peame tõenäoliseks, et 23S rRNA modifikatsioonid on olulised struktuursete muutuste kiiruse määramisel. Selle oletuse kontrollimiseks mõõdame translatsiooni initsiatsiooni kiirust, 70 SIC moodustumist erinevalt modifitseeritud ribosoomidel kasutades kiire kineetika aparatuuri. Töö sisaldab kiire kineetika mõõtmist ja tulemuste analüüsi, aga ka mutantsete bakterite kasvatamist, ribosoomide ja translatsioonifaktorite eraldamist ja teisi biokeemia meetodeid.

Teema asub ribosoomi ja valgusünteesi teadusgrupi juures.

Kontakt: Jaanus Remme (jaanus.remme@ut.ee)

Teema sobib bakalaureuseastme üliõpilasele. Teema on lai ja sobib süvitsi tegutsemiseks - siit saab välja kasvada ka magistritöö või doktoritöö.

Üldülevaade:

Teemast:

Valkude sünteesi täpsus ehk aminohapete valelülitumise sagedus on kogu eluslooduses täpselt kontrollitud. Meid huvitab küsimus, kas 23S rRNA modifikatsioonid mõjutavad valgusünteesi täpsust? Seda saame uurida kasutades meie poolt varem konstrueeritud liitvalku kodeerivat reportergeeni. See reportergeen kodeerib liitvalku, mis sisaldab kahte erinevat lutsiferaasi (R-Luc ja F-Luc), mille aktiivsust on kerge eraldi määrata. Nende kahe kodeeriva järjestuse vahele oleme pannud erinevad raaminihke signaalid. Aktiivne R-luc sünteesitakse alati, aga F-Luc sünteesitakse vaid siis, kui toimub raaminihe või mõni muu ebaregulaarne sündmus. Nii saame kindlaks teha raaminihke sageduse. Sarnaselt saame mõõta ka stopp koodoni kohale aminohappe lülitumist või ka vale aminohappe lülitumist valguahelasse. Võrreldes raaminihke, stopp koodoni transleerimise või valelugemise sagedusi erinevalt modifitseeritud ribosoome sisaldavates bakterites, saame teada kuidas erinevad modifikatsioonid translatsiooni täpsust mõjutavad. Sellest teemast on kerge edasi arendada nii magistri- kui doktoritöö projekt.

Teema asub tselluloosi uurimisrühmas.

Juhendaja: Priit Väljamäe (priit.valjamae@ut.ee)
Juhendaja: Silja Kuusk (silja.kuusk@ut.ee)
Juhendaja: Triinu Visnapuu (triinu.visnapuu@ut.ee)

Teema sobib nii bakalaureuse- kui magistritööks.

Lignotselluloosis esinevad hemitselluloos ja ligniin moodustavad maatriksi millesse on paigutunud tselluloosikiud. Atsetüülksülaan on üheks rakukestades esinevaks hemitselluloosiks, mis seostub tselluloosikiududega ja raskendab ensüümide ligipääsu tselluloosile. Atsetüülksülaani lagundavad ensüümid parandavad tselluloosi lagundavate ensüümide ligipääsu tselluloosile. Üheks selliseks ensüümiks on atsetüülksülaani esteraas, mis eemaldab ksülaaniga seotud atsetüülrühmad. Käesoleva projektis uuritakse bakteri Thermotoga maritima atsetüülksülaani esteraasi aktiivsust erinevatel substraatidel ja vaadeldakse tema võimalikku koostoimet ksülaani lagundava ksülanaasiga.

Teema asub ribosoomi ja valgusünteesi teadusgrupi juures.

Kontakt: Jaanus Remme (jaanus.remme@ut.ee)

Teema sobib magistrandile.

Üldülevaade:

Teemast:

RlmB sünteesib 23S rRNA modifikatsiooni Gm2251, mis asub ribosoomi P saidis ja paardub tRNA 3’ otsa nukleotiidiga C75. Sellest hoolimata ei ole RlmB geeni deleteerimisel E. coli’s olulist mõju ei bakterite kasvule ega valgusünteesile. Meie katsed näitavad, et del10 tüves soodustab RlmB geeni lisamine bakterite kasvu, ribosoomide kokkupanekut ja ribosoomi funktsiooni. Selleks, et teha kindlaks kas RlmB valgul on lisaks 23S rRNA metüleerimisele ka muid funktsioone (näiteks ribosoomide kokkupaneku abistamine) oleks vaja kostruuerida RlmB variant, millel puuduks metüleerimise aktiivsus aga säiliksid muud omadused. Paraku pole selliste omadustega mutatsiooni RlmB geenis veel õnnestunud leida. Selle projekti käigus tuleb leida järjestuste võrdlemise teel sobivad positsioonid, mida muteerida ja seejärel uurida geeni variantide omadusi elusrakkudes. Töö eksperimentaalne osa sisaldab nii DNA tehnoloogiat, bakterite kasvufenotüüpide määramist, valkude, RNA ja ribosoomide omaduste biokeemilist analüüsi. Kõik vajalikud meetodid on meie laboris rutiinselt kasutusel.

Teema asub mikroobide ja materjalide vastasmõjude uurimisgrupis.

Teema sobib nii bakalaureuse- kui magistritööks.

Kontakt: professor Angela Ivask (angela.ivask@ut.ee)

Teema asub mikroobide ja materjalide vastasmõjude uurimisgrupis.

Teema sobib nii bakalaureuse- kui magistritööks.

Kontakt: professor Angela Ivask (angela.ivask@ut.ee)

Teema asub mikroobide ja materjalide vastasmõjude uurimisgrupis.

Teema sobib nii bakalaureuse- kui magistritööks.

Kontakt: professor Angela Ivask (angela.ivask@ut.ee)

Teema asub mikroobide ja materjalide vastasmõjude uurimisgrupis.

Teema sobib nii bakalaureuse- kui magistritööks.

Kontakt: professor Angela Ivask (angela.ivask@ut.ee)

Teema asub mikroobide ja materjalide vastasmõjude uurimisgrupis.

Teema sobib nii bakalaureuse- kui magistritööks.

Kontakt: professor Angela Ivask (angela.ivask@ut.ee)

Teema asub eukarüootse translatsiooni uurimisgrupis.

Kontakt: professor Tiina Tamm (tiina.tamm.001@ut.ee)

Teema sobib magistritööks.

Kirjeldus

Eestis on probleemiks teravilju nakatavad patogeensed seened, mis põhjustavad kahte põhilist haigust: helelaiksus ja võrklaiksus. Mõlemad infektsioonid mõjutavad otseselt teravilja saagikust ja kvaliteeti, mis võivad ilma tõrjeta hävitada kuni 50% saagist. Nende patogeenide tõrjeks kasutatakse sünteetilisi pestitsiide, mille jäägid avaldavad kahjulikku mõju nii keskkonnale kui ka inimeste tervisele. Üheks pestitsiidide kasutamise vähendamise võimaluseks on kombineerida sünteetilist taimekaitset bioloogilise tõrjega. Erinevate biotõrje meetodite kasutusvõimalusi taimekaitses otsitakse üle maailma, kuid sageli on probleemiks nende piiratud sobivus erinevate klimaatiliste oludega. Eestis on loodud unikaalne looduslike pämide kollektsioon “Eesti Pärmivaramu“, mis sisaldab üle 160 erineva pärmiliigi. Projekti eesmärgiks on analüüsida kohalike pärmiliikide võimekust pärssida helelaiksust ja võrklaiksust tekitavate seente kasvu. Alustatakse lihtsamate konkurentsikatsetega laboritingimustel. Seejärel analüüsitakse väljavalitud pärmiliikide sobilikkust taimedel kasvukambri tingimustel. Projekt toimud koostöös Maaelu Teadmuskeskusega.

"Rakubioloogia" õpik

Lõputööde teemad

Tuvastatud rRNA variantide ekspresseerimine metsiktüüpide vabas rakusüsteemis, et tuvastada, rRNA variantide mõju valgusünteesile, termostabiilsusele, antibiootikumitundlikusele jne.

Epigeneetiliste mehhanismide mõju geenide avaldumisele

YEATS-valkude funktsioonid geenide transkriptsioonil ja rakkude geneetilise stabiilsuse säilitamisel

Hapniku mõju lignotselluloosi ensümaatilisele lagundamisele

RNA modifikatsioonide roll ribosoomi funktsionaalsuse tagamisel

Pindaktiivseid aineid tootvad bakteritüved CELMS mikroobikollektsioonis

Pseudomonas putida stressitaluvus

CELMS mikroobikollektsiooni ligniini lagundavate tüvede iseloomustamine

Mikroobikooslused efektiivseks reostuse kõrvaldamiseks

Levaani-oligosahhariidide ja neid kasutavate mikroobide potentsiaal loodusliku taimekaitsevahendina maasikataimedel

Termostabiilse DNA polümeraas gamma ensümaatiliste omaduste analüüs

DNA ja RNA helikaaside roll mitokondriaalse genoomi stabiilsuse tagamisel

Inimese kordusjärjestuste koopia arvu varieeruvuse uurimine

Toidu koostise, päritolu ja ohutuse uurimine toidus leiduva DNA abil

Bakterite antimikroobse resistentsuse ja virulentsuse ennustamine DNA abil

Bakterite ja viiruste DNA tuvastamine vereproovist

Uute Pseudomonas putida faagivastaste süsteemide otsimine

Profaagi kaitsest möödahiilivate faagimutantide eraldamine ja kirjeldamine

Faagivastaste profaagi geenide tuvastamine ja mehhanismi kirjeldamine

Pseudomonas putida faagikollektsiooni kirjeldamine

Poomisvastus bakteri ja bakteriofaagi vahelises võidurelvastumises

Äädikakärbse kranio-fastsikulaarse (näopriikonna) arengu mehhanismid

Äädikakärbes kui kudede 3D morfogeneesi mudel

Äädikakärbes kui kantserogeneesi uurimise mudel

Uute mutatsioonisagedust mõjutavate geenide funktsioonide väljaselgitamine bakteris Pseudomonas putida

Looduslike bakteritüvede evolutsioneerumist mõjutavad mehhanismid

Biotehnoloogias rakendatavate Pseudomonas putida bakteritüvede konstrueerimine ja iseloomustamine

Risosfäärse bakteri Pseudomonas putida biofilmi uurimine

Eukarüootidele omaste ribosoomivalkude olulisus valgusünteesis

Viiruslike IRES-te poolt algatatud translatsiooni regulatsioon

23S rRNA modifikatsioonide osa ribosoomide struktuuri stabiliseerimisel

23S rRNA modifikatsioonide osa translatsiooni initsiatsioonil

23S rRNA modifikatsioonide osa valgusünteesi täpsusel

Bakteri Thermotoga maritima atsetüülksülaani esteraasi kineetika iseloomustamine

23S rRNA spetsiifilise metüültransferaasi RlmB mutatsioonide analüüs ribosoomide kokkupanekul ja funktsioneerimisel

Puuteülekande testi optimeerimine pindade antimikroobse aktiivsuse hindamisel

Bakterite evolutsioon antimikroobse stressi tingimustes

Antimikroobsete ühendite põhjustatud stressivastused bakterites

Horisontaalne geeniülekanne bakterites antimikroobse stressi tingimustes

Kliiniliselt relevantsete bakteritüvede tundlikkus antimikroobsetele ühenditele

Teravilja nakatavate seente kasvu pärssivate pärmide iseloomustamine