EDGE CT: Virus-inspired, lipid-mediated transfection and genetic manipulation of the marine coccolithophore, Emiliania huxleyi
EDGE CT:病毒启发、脂质介导的海洋颗石藻(Emiliania huxleyi)转染和基因操作
基本信息
- 批准号:1923297
- 负责人:
- 金额:$ 120.53万
- 依托单位:
- 依托单位国家:美国
- 项目类别:Standard Grant
- 财政年份:2019
- 资助国家:美国
- 起止时间:2019-12-01 至 2024-11-30
- 项目状态:已结题
- 来源:
- 关键词:
项目摘要
Marine phytoplankton collectively contribute more than half of Earth's oxygen and are responsible for 90% of photosynthetically derived carbon in the oceans, making them the basis of marine food webs. The dominant eukaryotic members of this group are diatoms, dinoflagellates, and haptophytes. Haptophytes include coccolithophores, which contribute approximately one-third of the total marine calcium carbonate production through calcite-based biomineral cell walls (coccoliths) and profoundly impact carbon cycling. Their global distributions and associated activities are so extensive that they can be seen from Earth-orbiting satellites. Despite the wealth of knowledge gained through past experimental studies on the physiology, calcification, photosynthesis, and host-virus interactions in these organisms, there is a critical gap in understanding the genetic and cellular mechanisms controlling the responses of coccolithophores to changes in their environment. This gap is largely due to a chronic lack of scientific tools to experimentally manipulate gene expression and elucidate the function of key genes. This project aims to develop a novel approach for genetically manipulating coccolithophores leveraging the well-characterized lipid-based interaction between coccolithophore cells and viruses that routinely infect them at sea. This work will uniquely enable future studies on a wide range of physiological processes ranging from biomineralization to photosynthesis to virus infection, allowing for fundamental insight into the genetic and biochemical controls of key biological processes that impact these globally distributed and ecologically important organisms. Emiliania huxleyi is a globally dominant coccolithophore capable of forming large blooms visible from space. It contributes approximately one-third of the total marine calcium carbonate production through the biomineralization of calcite-based cell walls (coccoliths) and profoundly impacts the marine carbon and sulfur cycles. Consequently, it has emerged as a model marine microeukaryote to understand the ecophysiology and cellular mechanisms of calcification, photosynthesis, host-virus interactions, and key biological processes that impact upper ocean ecology and biogeochemistry. However, despite the availability of genomic and transcriptomic sequence data, the inability to manipulate gene expression creates a severe bottleneck in using functional genomics to understand how environmental changes impact this ecologically relevant organism. This project aims to address this gap by developing a novel, lipid-based transfection method in E. huxleyi that takes advantage of decades of research into host-virus interactions in these organisms that have revealed a specific lipid-mediated interaction between E. huxleyi and its associated Coccolithoviruses, EhVs. Specific goals are to: 1) generate expression constructs for the overexpression of reporter genes driven by E. huxleyi and EhV-derived promoters; 2) identify and purify novel lipids associated with EhVs; 3) develop a method for associating and/or encapsulating plasmid expression constructs in liposomes and EhV-derived virosomes (liposomes composed of viral envelope glycoproteins and lipids); and 4) perform transfection experiments in E. huxleyi with reporter gene constructs.This award was co-funded by the EDGE program and the Behavioral Systems Cluster in the Division of Integrative Organismal Systems and the Program in Biological Oceanography in the Directorate of Geosciences.This award reflects NSF's statutory mission and has been deemed worthy of support through evaluation using the Foundation's intellectual merit and broader impacts review criteria.
海洋浮游植物共同贡献了地球一半以上的氧气,并负责海洋中90%的光合作用产生的碳,使其成为海洋食物网的基础。这一组的主要真核生物成员是硅藻,甲藻和附着植物。附着植物包括颗石藻,它们通过方解石基生物矿物细胞壁(颗石藻)贡献了海洋碳酸钙总产量的约三分之一,并对碳循环产生深远影响。它们的全球分布和相关活动非常广泛,以至于可以从地球轨道卫星上看到。尽管通过过去的实验研究,在这些生物体的生理学,钙化,光合作用和宿主-病毒相互作用获得了丰富的知识,有一个关键的差距,在理解的遗传和细胞机制控制的反应颗石藻在他们的环境变化。这一差距主要是由于长期缺乏科学工具来实验性地操纵基因表达和阐明关键基因的功能。该项目旨在开发一种新的方法,用于遗传操纵颗石藻,利用颗石藻细胞和在海上经常感染它们的病毒之间的基于脂质的相互作用。这项工作将独特地使未来的研究范围广泛的生理过程,从生物矿化到光合作用,病毒感染,使基本的洞察到关键的生物过程,影响这些全球分布和生态重要的生物体的遗传和生化控制。 Emiliania huxleyi是一种全球性的优势颗石藻,能够形成从太空可见的大花朵。它通过方解石基细胞壁(球石)的生物矿化作用贡献了海洋碳酸钙总产量的约三分之一,并深刻影响了海洋碳和硫循环。因此,它已成为一种模式海洋微真核生物,以了解生态生理学和钙化,光合作用,宿主-病毒相互作用的细胞机制,以及影响上层海洋生态和海洋地球化学的关键生物过程。然而,尽管基因组和转录组序列数据的可用性,无法操纵基因表达创建了一个严重的瓶颈,使用功能基因组学来了解环境变化如何影响这种生态相关的生物体。该项目旨在通过开发一种新的基于脂质的E. huxleyi,利用了几十年来对这些生物体中宿主-病毒相互作用的研究,这些研究揭示了E. huxleyi及其相关的球石病毒,EhVs。 具体目标是:1)产生用于由E驱动的报告基因过表达的表达构建体。huxleyi和EhV衍生启动子; 2)鉴定和纯化与EhV相关的新脂质; 3)开发用于将质粒表达构建体结合和/或包封在脂质体和EhV衍生病毒体(由病毒包膜糖蛋白和脂质组成的脂质体)中的方法;和4)在E.该奖项由EDGE计划和综合有机系统部的行为系统集群以及地球科学理事会的生物海洋学计划共同资助。该奖项反映了NSF的法定使命,并被认为值得通过使用基金会的智力价值和更广泛的影响审查标准进行评估来支持。
项目成果
期刊论文数量(1)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(0)
数据更新时间:{{ journalArticles.updateTime }}
{{
item.title }}
{{ item.translation_title }}
- DOI:
{{ item.doi }} - 发表时间:
{{ item.publish_year }} - 期刊:
- 影响因子:{{ item.factor }}
- 作者:
{{ item.authors }} - 通讯作者:
{{ item.author }}
数据更新时间:{{ journalArticles.updateTime }}
{{ item.title }}
- 作者:
{{ item.author }}
数据更新时间:{{ monograph.updateTime }}
{{ item.title }}
- 作者:
{{ item.author }}
数据更新时间:{{ sciAawards.updateTime }}
{{ item.title }}
- 作者:
{{ item.author }}
数据更新时间:{{ conferencePapers.updateTime }}
{{ item.title }}
- 作者:
{{ item.author }}
数据更新时间:{{ patent.updateTime }}
Kay Bidle其他文献
Kay Bidle的其他文献
{{
item.title }}
{{ item.translation_title }}
- DOI:
{{ item.doi }} - 发表时间:
{{ item.publish_year }} - 期刊:
- 影响因子:{{ item.factor }}
- 作者:
{{ item.authors }} - 通讯作者:
{{ item.author }}
{{ truncateString('Kay Bidle', 18)}}的其他基金
GCR: Collaborative Research: The Convergent Impact of Marine Viruses, Minerals, and Microscale Physics on Phytoplankton Carbon Sequestration
GCR:合作研究:海洋病毒、矿物质和微尺度物理对浮游植物碳固存的综合影响
- 批准号:
2021032 - 财政年份:2020
- 资助金额:
$ 120.53万 - 项目类别:
Continuing Grant
2018 Gordon Research Seminar and Conference on Marine Microbes: Italy - July 2018
2018 年戈登海洋微生物研究研讨会和会议:意大利 - 2018 年 7 月
- 批准号:
1839953 - 财政年份:2018
- 资助金额:
$ 120.53万 - 项目类别:
Standard Grant
Collaborative Research: Quantifying competing loss rates of viral lysis and microzooplankton grazing on Emiliania huxleyi mortality
合作研究:量化病毒裂解和微型浮游动物放牧对艾米利亚赫胥黎死亡率的竞争损失率
- 批准号:
1459200 - 财政年份:2015
- 资助金额:
$ 120.53万 - 项目类别:
Standard Grant
Collaborative Research: Elucidating algal host-virus dynamics in different nutrient regimes - mechanistic interactions and biogeochemical impact
合作研究:阐明不同营养状况下藻类宿主病毒的动态 - 机械相互作用和生物地球化学影响
- 批准号:
1537951 - 财政年份:2015
- 资助金额:
$ 120.53万 - 项目类别:
Standard Grant
Collaborative Research: Lipid lubrication of oceanic carbon and sulfur biogeochemistry via a host-virus chemical arms race
合作研究:通过宿主病毒化学军备竞赛进行海洋碳和硫生物地球化学的脂质润滑
- 批准号:
1061883 - 财政年份:2011
- 资助金额:
$ 120.53万 - 项目类别:
Standard Grant
SGER: Assessing Genetic Mechanisms of DNA Repair in Ancient Ice Microbes through Analytical Flow Cytometry, High-Speed Cell Sorting, and Single Cell Genomics
SGER:通过分析流式细胞术、高速细胞分选和单细胞基因组学评估古代冰微生物 DNA 修复的遗传机制
- 批准号:
0907846 - 财政年份:2009
- 资助金额:
$ 120.53万 - 项目类别:
Standard Grant
Collaborative Research: A Matter of Life or Death? Assessing the physiological roles of PCD-related genes to stress adaptation in diatoms
合作研究:生死攸关?
- 批准号:
0927829 - 财政年份:2009
- 资助金额:
$ 120.53万 - 项目类别:
Standard Grant
The Role of Metacaspases in Mediating Cell Fate During Viral Infection of Unicelluar, Marine Phytoplankton
单细胞、海洋浮游植物病毒感染期间元半胱天冬酶在介导细胞命运中的作用
- 批准号:
0717494 - 财政年份:2007
- 资助金额:
$ 120.53万 - 项目类别:
Continuing Grant
An Examination of the Autocatalytic Cell Death Machinery in Marine, Planktonic Photoautotrophs
海洋浮游光合自养生物自催化细胞死亡机制的检查
- 批准号:
0414536 - 财政年份:2004
- 资助金额:
$ 120.53万 - 项目类别:
Standard Grant
相似国自然基金
深度学习驱动的PET/CT虚拟成像动态评估弥漫大B细胞淋巴瘤疗效的研究
- 批准号:JCZRLH202500761
- 批准年份:2025
- 资助金额:0.0 万元
- 项目类别:省市级项目
基于CT-linac医用直线加速器的一站式全骨髓放射治疗关键技术研究
- 批准号:JCZRLH202500633
- 批准年份:2025
- 资助金额:0.0 万元
- 项目类别:省市级项目
基于多参数双能CT深度迁移学习整体刻画胰腺癌免疫微环境并预测预后
- 批准号:
- 批准年份:2025
- 资助金额:0.0 万元
- 项目类别:省市级项目
可解释深度学习驱动的能量CT多参数影像-临床特征融合:胰腺癌根治术后早期复发预测研究
- 批准号:
- 批准年份:2025
- 资助金额:0.0 万元
- 项目类别:省市级项目
基于倾角仪联合决策树模型优化CT引导下精准肺穿刺的临床研究
- 批准号:
- 批准年份:2025
- 资助金额:0.0 万元
- 项目类别:省市级项目
CT引导下交感神经射频切断术对缺血性脑卒中复发率及肢体皮肤温度的影响
- 批准号:
- 批准年份:2025
- 资助金额:0.0 万元
- 项目类别:省市级项目
CT引导下责任颅神经射频治疗梅杰综合症技术培育与推广
- 批准号:
- 批准年份:2025
- 资助金额:0.0 万元
- 项目类别:省市级项目
基于传统、衍生CT影像特征及人工智能系统预测肺混合磨玻璃样腺癌浸润性的研究
- 批准号:
- 批准年份:2025
- 资助金额:0.0 万元
- 项目类别:省市级项目
人工智能算法在结直肠癌肝转移瘤CT影像病灶全自动分割及复发风险模型构建中的应用
- 批准号:
- 批准年份:2025
- 资助金额:0.0 万元
- 项目类别:省市级项目
胸部CT的肺内外智能定量分析及其对COPD患者急性加重风险联合预测的研究
- 批准号:
- 批准年份:2025
- 资助金额:0.0 万元
- 项目类别:省市级项目
相似海外基金
CTスキャンを用いたバイオマス吸音材料の3Dモデル構築と特徴抽出
利用CT扫描生物质吸声材料3D模型构建及特征提取
- 批准号:
24K07374 - 财政年份:2024
- 资助金额:
$ 120.53万 - 项目类别:
Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
生前/死後CT画像の骨形状情報に基づく個人同定システムの開発
开发基于生前/死后 CT 图像骨形状信息的个人识别系统
- 批准号:
24K10832 - 财政年份:2024
- 资助金额:
$ 120.53万 - 项目类别:
Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
深層学習を活用した3次元CT-like血管壁MRI画像による頸動脈プラーク解析法の開発
利用深度学习,利用类 3D CT 血管壁 MRI 图像开发颈动脉斑块分析方法
- 批准号:
24K10834 - 财政年份:2024
- 资助金额:
$ 120.53万 - 项目类别:
Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
AIに基づくCT-ECVによる心房細動合併ATTR心アミロイドーシスのスクリーニング系の確立
基于AI的CT-ECV ATTR心脏淀粉样变并发房颤筛查系统的建立
- 批准号:
24K11243 - 财政年份:2024
- 资助金额:
$ 120.53万 - 项目类别:
Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
死後冠動脈造影CTと心臓MRIによる冠動脈疾患の新たな死因究明法-虚血心筋の自動解析
利用死后冠状动脉造影CT和心脏MRI确定冠状动脉疾病死因的新方法——缺血心肌自动分析
- 批准号:
24K13543 - 财政年份:2024
- 资助金额:
$ 120.53万 - 项目类别:
Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
超高分解能超音波とDual-energy CTによる腸管虚血ペナンブライメージング技術の開発
超高分辨率超声和双能CT肠道缺血半暗带成像技术的发展
- 批准号:
24K18752 - 财政年份:2024
- 资助金额:
$ 120.53万 - 项目类别:
Grant-in-Aid for Early-Career Scientists
造影CTを用いたヨード洗い出し率による膵癌及び線維化の評価:細胞外容積分画との比較
使用增强 CT 的碘洗脱率评估胰腺癌和纤维化:与细胞外体积分级的比较
- 批准号:
24K18829 - 财政年份:2024
- 资助金额:
$ 120.53万 - 项目类别:
Grant-in-Aid for Early-Career Scientists
冠動脈CTの不安定プラーク診断における新しい血行力学的指標の確立
建立冠状动脉CT诊断易损斑块的新血流动力学指标
- 批准号:
24K19011 - 财政年份:2024
- 资助金额:
$ 120.53万 - 项目类别:
Grant-in-Aid for Early-Career Scientists
立木用X線CT装置による非破壊・経時観察にもとづくスギ黒心材形成に関する研究
基于立木X射线CT无损延时观测的雪松黑心材形成研究
- 批准号:
24K01829 - 财政年份:2024
- 资助金额:
$ 120.53万 - 项目类别:
Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
粒子線がん治療中にリアルタイムでCT撮像を行う新手法
粒子束癌症治疗期间实时 CT 成像的新方法
- 批准号:
23K28462 - 财政年份:2024
- 资助金额:
$ 120.53万 - 项目类别:
Grant-in-Aid for Scientific Research (B)