Achtergrond
De wereldwijde verschuiving naar biobrandstoffen zoals bio-ethanol, biodiesel en biogas wordt gedreven door de behoefte aan duurzame energieoplossingen. Deze biobrandstoffen stoten minder broeikasgassen uit dan traditionele fossiele brandstoffen en worden vaak geproduceerd uit industriële bijproducten die anders verloren zouden gaan. In Ethiopië werd melasse, een bijproduct van de suikerindustrie, traditioneel weggegooid. Dankzij innovatieve samenwerkingen met distilleerderijen wordt melasse nu gebruikt voor de productie van bio-ethanol door fermentatie met specifieke giststammen.
Hoewel Saccharomyces cerevisiae traditioneel wordt gebruikt bij fermentatie, is de prestatie ervan beperkt door hoge ethanolconcentraties, osmotische druk en verhoogde temperaturen. Dit schept een behoefte aan alternatieve giststammen die beter presteren onder deze omstandigheden. Een nieuwe giststam met verbeterde tolerantie voor een van deze stressfactoren is ontdekt, maar de moleculaire mechanismen achter dit gewijzigde fenotype zijn grotendeels onbekend. Dit project heeft als doel de genomica van deze giststam te ontrafelen om de genetische factoren te identificeren die verantwoordelijk zijn voor de verbeterde bio-ethanolproductie.
Projectomschrijving
- Literatuuronderzoek en theoretische achtergrond:
- Bestudeer de principes van bio-ethanolproductie, de uitdagingen bij fermentatie en de behoefte aan stressbestendige giststammen.
- Verdiep je in de basisprincipes van vergelijkende genomica, inclusief whole-genome sequencing, annotatie en functionele genomica.
- Begrijp de genetische factoren die betrokken zijn bij stressbestendigheid in gisten, met name gerelateerd aan ethanol.
- Verken actueel onderzoek naar de genomica van Saccharomyces cerevisiae en andere gistsoorten die worden gebruikt bij bio-ethanolproductie.
- Bio-informatica-analyse:
- Voer kwaliteitscontrole uit op de genoomdata om te zorgen voor hoogwaardige sequenties voor verdere analyse.
- Stel het genoom samen van de nieuwe giststam en vergelijk deze met verwante soorten om structurele en functionele verschillen te identificeren.
- Gebruik tools voor vergelijkende genomica om de genomen uit te lijnen en genen te identificeren die betrokken zijn bij stressbestendigheid.
- Annoteer het genoom van de nieuwe stam en identificeer genen die verband houden met ethanoltolerantie.
- Vergelijkende analyse en rapportage:
- Voer een vergelijkende analyse uit van de genoomsequenties, met focus op specifieke genen en paden die bijdragen aan het verbeterde fenotype.
- Voer functionele annotatie uit om de rol van kandidaatgenen in stressbestendigheid en bio-ethanolproductie te voorspellen.
- Documenteer alle onderzoeksmethoden, resultaten en interpretaties in een uitgebreid projectrapport.
Verwachte resultaten
- Een vergelijkende genoomanalyse die belangrijke genetische verschillen identificeert tussen de nieuwe giststam en verwante soorten.
- Ontdekking van specifieke genen of paden die bijdragen aan verbeterde ethanoltolerantie in de nieuwe giststam.
- Een gedetailleerd projectrapport met potentiële genetische modificaties of strategieën om bio-ethanolproductie uit suikerrietmelasse te optimaliseren.
Vaardigheden en competenties die worden opgedaan:
- Praktische ervaring met bio-informatica-tools en workflows voor vergelijkende genomica en genoomanalyse.
- Kennis van gistgenomica, genannotatie en functionele genomica.
- Vaardigheid in het analyseren van genoomdata, sequentie-uitlijning en interpretatie van resultaten uit functionele genomica.
- Ervaring in het schrijven van gedetailleerde wetenschappelijke rapporten en het presenteren van bevindingen ter ondersteuning van verder onderzoek of praktische toepassingen.
Duur
Dit stageproject duurt 20-30 weken en omvat een gestructureerde tijdlijn voor literatuuronderzoek, experimenteel werk, data-analyse en rapportage. De startdatum van het project is 3 februari 2025.
Begeleiding
De stagiair wordt begeleid door ervaren onderzoekers en professionals in biotechnologie en bio-informatica (MNEXT-Smart Fermentation, Bazante Sanders en Tim Verschuren). Er zijn regelmatige voortgangsbesprekingen en ondersteuning om de succesvolle voltooiing van de projectdoelen te waarborgen.