FACING COMPLEX PARADIGMS IN MARINE VIROLOGY THROUGH MULTI-OMICAL APPROACHES APPLIED AT COMMUNITY, POPULATION AND INDIVIDUAL LEVEL (Q3177365)
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Project Q3177365 in Spain
| Language | Label | Description | Also known as |
|---|---|---|---|
| English | FACING COMPLEX PARADIGMS IN MARINE VIROLOGY THROUGH MULTI-OMICAL APPROACHES APPLIED AT COMMUNITY, POPULATION AND INDIVIDUAL LEVEL |
Project Q3177365 in Spain |
Statements
87,725.0 Euro
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175,450.0 Euro
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50.0 percent
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1 January 2019
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31 December 2021
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UNIVERSIDAD DE ALICANTE
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38°20'37.10"N, 0°29'17.41"W
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03014
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LOS VIRUS TIENEN UN ENORME IMPACTO EN EL RECICLAJE DEL C EN LOS OCEANOS Y EN LOS CICLOS BIOGEOQUIMICOS. ENTRE EL 20-50% DE LAS BACTERIAS SON INFECTADAS, Y SU LISIS, LIBERA GIGATONES DE C AL AÑO. EN EL PASADO PROYECTO RETOS REF. CGL2013-40564-R, MEDIANTE EL DESARROLLO DE UNA NOVEDOSA APROXIMACION EXPERIMENTAL LLAMADA GENOMICA DE VIRUS INDIVIDUALES (GVI), DESVELAMOS EL VIRUS (DSDNA) MAS ABUNDANTE EN LOS OCEANOS, QUE BAUTIZAMOS COMO "37-F6", Y QUE HABIA PERMANECIDO "OCULTO" PARA LAS METODOLOGIAS EXISTENTES HASTA ESA FECHA. A PESAR DE LA IMPORTANCIA DE LOS VIRUS EN LA ESTRUCTURA DE LOS ECOSISTEMAS MARINOS, VARIOS PARADIGMAS CONTINUAN SIN RESOLVER EN VIROLOGIA MARINA QUE SERAN TRATADOS EN ESTE PROYECTO A DIFERENTES NIVELES, DESDE LA COMUNIDAD HASTA EL INDIVIDUO. EL PRIMER PARADIGMA QUE SE ENMARCA DENTRO DEL RETO 2 EN ¿INVESTIGACIONES MARINAS¿ (PUNTO 7) PRETENDE EVALUAR SI LOS ACTUALES MODELOS MARINOS, POR LAS LIMITACIONES EXISTENTES EN LAS TECNICAS, SIGUEN SIN INCORPORAR COMUNIDADES Y POBLACIONES VIRICAS QUE SON ABUNDANTES Y POR TANTO RELEVANTES EN LOS CICLOS BIOGEOQUIMICOS. A NIVEL DE COMUNIDAD, AHONDAREMOS EN LA CONTRIBUCION DE LOS VIRUS DE RNA AL VIRIOPLANKTON MARINO. LA MAYORIA DE ESTUDIOS SE HAN CENTRADO EN LOS VIRUS DE DSDNA. LA ESCASEZ DE DATOS EN RELACION A LA ABUNDANCIA DE LOS VIRUS DE RNA LIMITA Y SESGA NUESTRA COMPRENSION DE LA ESTRUCTURA DEL VIRIOPLANCTON MARINO. ABORDAREMOS POR TANTO LA CUESTION DE LA ABUNDANCIA DE LOS VIRUS DE RNA DE UNA MANERA SISTEMATICA Y EXHAUSTIVA EMPLEANDO TECNICAS MULTIDISCIPLINARES QUE SERAN APLICADAS A MUESTRAS DE SUPERFICIE Y PROFUNDIDAD (4000 M) CON DIFERENTES CONDICIONES TROFICAS OBTENIDAS EN LA CAMPAÑA OCEANICA REPROCAN. POR OTRA PARTE, A NIVEL DE POBLACIONES DE VIRUS DE DSDNA, CLARIFICAREMOS SI, IGUAL QUE OCURRIO CON EL VIRUS 37-F6, TODAVIA EXISTEN OTRAS POBLACIONES DOMINANTES POR DESCUBRIR E INCLUIR EN NUESTROS MODELOS ECOLOGICOS DE LA ESTRUCTURA DEL VIRIOPLANCTON. ASI, SECUENCIAREMOS 800 GENOMAS DE VIRUS MARINOS ABUNDANTES NO CULTIVADOS MEDIANTE GVI COMBINADA CON SECUENCIACION POR METAGENOMICA MEDIANTE TECNOLOGIAS BASADAS EN SECUENCIAS CORTAS Y LARGAS, COMO NANOPOROS Y PACBIO. EL SEGUNDO Y TERCER PARADIGMA ESTAN INTERCONECTADOS Y SE CENTRARAN EN ABORDAR UNA PROBLEMATICA ALTAMENTE COMPLEJA EN VIROLOGIA, QUE ES MEDIR LA CONTRIBUCION EN LA TRANSFERENCIA DE C EN LOS CICLOS BIOGEOQUIMICOS PARA DETERMINADAS POBLACIONES VIRICAS NO CULTIVADAS. EN LA PRACTICA, LOS VIROLOGOS MARINOS CARECEMOS PRACTICAMENTE DE METODOLOGIAS QUE NOS PERMITAN CONECTAR AMBOS TIPOS DE DATOS: IDENTIFICACION DE UN VIRUS NO CULTIVADO DETERMINADO CON MEDIDAS DIRECTAS DE SU CONTRIBUCION AL C Y OTROS NUTRIENTES. PRIMERO, TENIENDO COMO MODELO DE REFERENCIA DE ESTUDIO, EL VIRUS 37-F6, AHONDAREMOS EN LA ECOGENOMICA DE DICHA POBLACION MEDIANTE TECNICAS MULTIOMICAS BASADAS EN MICROFLUIDICA, PCR DIGITAL Y SECUENCIACION MASIVA. SEGUIDAMENTE, APLICANDO UNA APROXIMACION NOVEDOSA DENOMINADA ¿BONCAT¿ DONDE SE MARCA POR FLUORESCENCIA LAS PROTEINAS DE NUEVOS VIRUS PRODUCIDOS MEDIANTE UN ANALOGO DE LA METIONINA Y EN COMBINACION CON TECNICAS BASADA EN LA GENOMICA DE VIRUS INDIVIDUALES Y OTRAS OMICAS COMPLEMENTARIAS PODREMOS IDENTIFICAR Y MEDIR LA CONTRIBUCION ESPECIFICA DE LOS VIRUS EN LOS ECOSISTEMAS TANTO A NIVEL DE COMUNIDAD, POBLACION, COMO A NIVEL DE UNA CEPA VIRICA DETERMINADO, COMO EL 37-F6. FINALMENTE, DENTRO DEL RETO 5, ESTUDIAREMOS EL IMPACTO DEL CAMBIO CLIMATICO SOBRE POBLACIONES VIRICAS ECOLOGICAMENTE RELEVANTES A ESCALA GLOBAL (Spanish)
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PHAGE LYSIS IS A MAJOR FORCE IN THE RAPID RECYCLING OF CARBON WITHIN THE OCEANS AND HAS A MAJOR IMPACT ON THE BIOGEOCHEMICAL CYCLES. BETWEEN 20¿50% OF BACTERIAL CELLS ARE INFECTED BY PHAGES AT ANY GIVEN MOMENT, ALLOWING THE VIRAL SHUNT TO RELEASE GIGATONS OF CARBON PER YEAR. IN THE PAST FUNDED ¿RETOS¿ PROJECT (CGL2013-40564-R), BY APPLYING A RADICAL NEW APPROACH BASED ON SINGLE-VIRUS GENOMICS (SVGS), WE WERE ABLE TO UNVEIL THAT THE MARINE VIRUS 37-F6 WAS THE PUTATIVE MOST ABUNDANT DSDNA VIRAL POPULATION IN THE OCEANS, HAVING BEEN PREVIOUSLY OVERLOOKED BY CURRENT TECHNIQUES AND MISSED IN OCEANIC ECOLOGICAL MODELS. DESPITE VIRUSES BEING PARAMOUNT FOR MARINE ECOSYSTEM STRUCTURE, SEVERAL PARADIGMS REMAIN UNRESOLVED IN MARINE VIROLOGY THAT WILL BE ADDRESSED IN THIS PROJECT AT COMMUNITY, POPULATION AND INDIVIDUAL SCALE. THE FIRST PARADIGM TO ADDRESS IS IN LINE WITH CHALLENGE 2 IN ¿MARINE INVESTIGATIONS¿ (TOPIC VII) AND AIMS TO SETTLE A DEBATE ON WHETHER OUR CURRENT VIRIOPLANKTON MODELS AND STANDARD VIRAL METAGENOMIC TECHNIQUES STILL OVERLOOK ABUNDANT VIRUSES THAT ARE MAJOR CONTRIBUTORS TO THE NUTRIENT CYCLES. AT THE COMMUNITY SCALE, THIS PROJECT AIMS TO UNVEIL THE ACTUAL CONTRIBUTION OF RNA VIRUSES TO MARINE VIRIOPLANKTON. MARINE VIROLOGY HAS BEEN FOCUSED ON DIVERSITY, ABUNDANCE AND STRUCTURE OF DSDNA VIRUSES. THE PAUCITY OF DATA REGARDING RNA ABUNDANCE HINDERS OUR ABILITY TO OBTAIN BIOLOGICAL INSIGHTS AND GENERAL CONCLUSIONS REGARDING THE ROLE OF MARINE RNA VIRUSES IN MARINE ECOLOGICAL MODELS. WE WILL EMPLOY MULTI-OMIC CUTTING-EDGE APPROACHES TO COMPREHENSIVELY ASSESS THE ABUNDANCE OF RNA VS DNA VIRUSES FROM SURFACE TO THE DEEP OCEAN IN SAMPLES COLLECTED AT THE FORTHCOMING RAPROCAN OCEANIC CAMPAIGN, FROM OLIGOTROPHIC TO EUTROPHIC COASTAL UPWELLING OFF NORTH WEST AFRICA. AT POPULATION LEVEL, WE NEED TO KNOW WHETHER OTHER MAJOR AND ABUNDANT DSDNA VIRAL SPECIES POPULATIONS ARE "HIDDEN" AND REMAIN TO BE DISCOVERED. FOR THAT, WE WILL USE A MASSIVE, UNPRECEDENTED SVGS SEQUENCING PROJECT COMBINED WITH METAGENOMICS BASED ON SHORT- AND LONG-READ SEQUENCING, SUCH AS NANOPORE. THE SECOND AND THIRD PARADIGMS ARE INTER-CONNECTED AND AIM TO GET SOME BIOLOGICAL INSIGHTS INTO THE GLARING GAP ON THE ACTUAL IMPACT OF SPECIFIC VIRAL SPECIES POPULATIONS ON THE BIOGEOCHEMICAL CYCLES. MOST AVAILABLE DATA ARE ONLY ROUGH ESTIMATES SINCE WE ARE LIMITED BY OUR ABILITY TO LINK CARBON TRANSFER MEASUREMENTS WITH ACTUAL IDENTIFICATION OF THOSE ECOLOGICALLY RELEVANT UNCULTURED VIRUSES. FOR INSTANCE, THEORETICAL ROUGH ESTIMATES SUGGEST THAT 37-F6 VIRAL STRAIN ALONE COULD CONTRIBUTE TO UP TO 30 MILLION TONS OF C, SIMILAR TO THAT OF ALL WHALES TOGETHER, AND THROUGH VIRAL LYSIS, 37-F6 VIRUS CAN BE RESPONSIBLE FOR AN AMOUNT OF C RELEASE IN THE ORDER OF GT PER YEAR. DATA ON ECOGENOMIC STRUCTURE AND DYNAMICS, AND MEASUREMENTS ON VIRAL PRODUCTION AND "VIRAL SHUNT" CAN PROVIDE PARAMOUNT CLUES REGARDING THE BIOGEOCHEMICAL IMPACT AT A LOCAL AND A GLOBAL SCALE. FOR THIS, WE WILL COMBINE CUTTING-EDGE OMIC METHODOLOGIES BASED ON THE APPLICATION OF POPULATION-VIRUS GENOMICS, DIGITAL DROPLET PCR AND MICROFLUIDICS WITH A NOVEL APPROACH TO FLUORESCENTLY TRACK AND MEASURE VIRAL PRODUCTION AND "SHUNT" BASED ON INCUBATION WITH BIORTHOGONAL NON-CANONICAL AMINO ACID METHIONINE (BONCAT) AND "CLICK" CHEMISTRY. FURTHERMORE, THIS PROJECT, IN LINE WITH CHALLENGE 5 ON CLIMATE CHANGE, WE WILL ASSESS WORST-CASE SCENARIOS OF CLIMATE CHANGE (Tª AND PH) AND ITS IMPACT ON MAJOR VIRAL SPECIES POPULATIONS (English)
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LES VIRUS ONT UN IMPACT ÉNORME SUR LE RECYCLAGE DU C DANS LES OCÉANS ET LES CYCLES BIOGÉOCHIMIQUES. ENTRE 20 ET 50 % DES BACTÉRIES SONT INFECTÉES, ET LEUR LYSE LIBÈRE DES GIGATHONS DE C PAR AN. DANS LE PROJET PRÉCÉDENT, RÉF. CGL2013-40564-R, À TRAVERS LE DÉVELOPPEMENT D’UNE NOUVELLE APPROCHE EXPÉRIMENTALE APPELÉE LE VIRUS GÉNOMIQUE INDIVIDUEL (IGV), NOUS DÉVOILONS LE VIRUS LE PLUS ABONDANT (ADNDS) DANS LES OCÉANS, QUE NOUS APPELONS «37-F6», ET QUI ÉTAIT RESTÉ «CACHÉ» POUR LES MÉTHODES QUI EXISTAIENT JUSQU’À CETTE DATE. MALGRÉ L’IMPORTANCE DES VIRUS DANS LA STRUCTURE DES ÉCOSYSTÈMES MARINS, PLUSIEURS PARADIGMES RESTENT NON RÉSOLUS EN VIROLOGIE MARINE QUI SERONT TRAITÉS DANS LE CADRE DE CE PROJET À DIFFÉRENTS NIVEAUX, DE LA COMMUNAUTÉ À L’INDIVIDU. LE PREMIER PARADIGME QUI FAIT PARTIE DU DÉFI 2 DE LA RECHERCHE MARINE (POINT 7) VISE À DÉTERMINER SI LES MODÈLES MARINS ACTUELS, EN RAISON DES LIMITES DES TECHNIQUES, N’INTÈGRENT TOUJOURS PAS LES COMMUNAUTÉS ET LES POPULATIONS VIRICA ABONDANTES ET DONC PERTINENTES DANS LES CYCLES BIOGÉOCHIMIQUES. AU NIVEAU COMMUNAUTAIRE, NOUS ALLONS APPROFONDIR LA CONTRIBUTION DES VIRUS À ARN AU VIRIOPLANCTON MARIN. LA PLUPART DES ÉTUDES ONT PORTÉ SUR LES VIRUS DE L’ADN DS. LA RARETÉ DES DONNÉES RELATIVES À L’ABONDANCE DES VIRUS À ARN LIMITE ET BIAISE NOTRE COMPRÉHENSION DE LA STRUCTURE DU VIRIOPLANCTON MARIN. NOUS ABORDERONS DONC LA QUESTION DE L’ABONDANCE DES VIRUS À ARN DE MANIÈRE SYSTÉMATIQUE ET COMPLÈTE EN UTILISANT DES TECHNIQUES MULTIDISCIPLINAIRES QUI SERONT APPLIQUÉES AUX ÉCHANTILLONS DE SURFACE ET DE PROFONDEUR (4000 M) AVEC DIFFÉRENTES CONDITIONS TROFICAS OBTENUES DANS LE CADRE DE LA CAMPAGNE OCÉANIQUE REPROCAN. D’AUTRE PART, AU NIVEAU DES POPULATIONS DE VIRUS DE L’ADN DS, NOUS PRÉCISERONS SI, COMME POUR LE VIRUS 37-F6, IL Y A ENCORE D’AUTRES POPULATIONS DOMINANTES À DÉCOUVRIR ET À INCLURE DANS NOS MODÈLES ÉCOLOGIQUES DE LA STRUCTURE VIRIOPLANCTON. AINSI, NOUS ALLONS SÉQUENCER 800 GÉNOMES DE VIRUS MARINS ABONDANTS NON CULTIVÉS PAR GVI COMBINÉS AU SÉQUENÇAGE METAGENOMICA EN UTILISANT DES TECHNOLOGIES BASÉES SUR DES SÉQUENCES COURTES ET LONGUES, TELLES QUE LES NANOPORES ET PACBIO. LES DEUXIÈME ET TROISIÈME PARADIGMES SONT INTERCONNECTÉS ET SE CONCENTRERONT SUR LA RÉSOLUTION D’UN PROBLÈME TRÈS COMPLEXE EN VIROLOGIE, QUI CONSISTE À MESURER LA CONTRIBUTION AU TRANSFERT DU C DANS LES CYCLES BIOGÉOCHIMIQUES POUR CERTAINES POPULATIONS VIRALES NON CULTIVÉES. EN PRATIQUE, LES VIROLOGS MARINS MANQUENT PRATIQUEMENT DE MÉTHODES QUI NOUS PERMETTENT DE CONNECTER LES DEUX TYPES DE DONNÉES: IDENTIFICATION D’UN VIRUS NON CULTIVÉ DONNÉ AVEC DES MESURES DIRECTES DE SA CONTRIBUTION AU C ET À D’AUTRES ÉLÉMENTS NUTRITIFS. TOUT D’ABORD, EN PRENANT COMME MODÈLE D’ÉTUDE DE RÉFÉRENCE, LE VIRUS 37-F6, NOUS APPROFONDIRONS L’ECOGENOMIQUE DE CETTE POPULATION EN UTILISANT DES TECHNIQUES MULTIOMIC BASÉES SUR LA PCR MICROFLUIDIQUE, NUMÉRIQUE ET LE SÉQUENÇAGE DE MASSE. ENSUITE, EN APPLIQUANT UNE APPROCHE NOUVELLE APPELÉE BONCAT, OÙ LES PROTÉINES DE NOUVEAUX VIRUS PRODUITS PAR UN ANALOGUE MÉTHIONINE SONT MARQUÉES PAR LA FLUORESCENCE, ET EN COMBINAISON AVEC DES TECHNIQUES BASÉES SUR LA GÉNOMIQUE DE VIRUS INDIVIDUELS ET D’AUTRES OMIQUES COMPLÉMENTAIRES, NOUS SERONS EN MESURE D’IDENTIFIER ET DE MESURER LA CONTRIBUTION SPÉCIFIQUE DES VIRUS DANS LES ÉCOSYSTÈMES À LA FOIS AU NIVEAU COMMUNAUTAIRE, AU NIVEAU DE LA POPULATION ET AU NIVEAU D’UNE SOUCHE VIRIQUE DONNÉE, COMME LE 37-F6. ENFIN, DANS LE CADRE DU DÉFI 5, NOUS ÉTUDIERONS L’IMPACT DES CHANGEMENTS CLIMATIQUES SUR LES POPULATIONS TERRESTRES ÉCOLOGIQUEMENT PERTINENTES À L’ÉCHELLE MONDIALE. (French)
4 December 2021
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VIREN HABEN EINEN ENORMEN EINFLUSS AUF DAS RECYCLING VON C IN OZEANEN UND BIOGEOCHEMISCHEN ZYKLEN. ZWISCHEN 20-50 % DER BAKTERIEN SIND INFIZIERT, UND IHRE LYSE GIBT GIGATHONS VON C PRO JAHR FREI. IN DER VERGANGENHEIT STELLT DAS PROJEKT UNTER CGL2013-40564-R HERAUS, DURCH DIE ENTWICKLUNG EINES NEUARTIGEN EXPERIMENTELLEN ANSATZES NAMENS DER INDIVIDUELLEN VIRUSGENOMIK (GVI), ZEIGEN WIR DAS AM HÄUFIGSTEN VORKOMMENDE VIRUS (DSDNA) IN DEN OZEANEN, DAS WIR „37-F6“ NANNTEN UND DAS FÜR DIE BIS DAHIN EXISTIERENDEN METHODEN „VERSTECKT“ BLIEB. TROTZ DER BEDEUTUNG VON VIREN IN DER STRUKTUR DER MEERESÖKOSYSTEME BLEIBEN MEHRERE PARADIGMEN IN DER MEERESVIROLOGIE UNGELÖST, DIE IN DIESEM PROJEKT AUF VERSCHIEDENEN EBENEN, VON DER GEMEINSCHAFT BIS ZUM EINZELNEN, BEHANDELT WERDEN. DAS ERSTE PARADIGMA, DAS TEIL DER HERAUSFORDERUNG 2 IN DER MEERESFORSCHUNG IST (PUNKT 7), ZIELT DARAUF AB, ZU BEURTEILEN, OB DIE DERZEITIGEN MARINEN MODELLE AUFGRUND DER EINSCHRÄNKUNGEN DER TECHNIKEN IMMER NOCH KEINE POPULATIONEN VON GEMEINSCHAFTEN UND VIRICA ENTHALTEN, DIE IN BIOGEOCHEMISCHEN ZYKLEN REICHLICH UND DAHER RELEVANT SIND. AUF GEMEINSCHAFTSEBENE WERDEN WIR DEN BEITRAG VON RNA-VIREN ZUM MEER VIRIOPLANKTON VERTIEFEN. DIE MEISTEN STUDIEN KONZENTRIERTEN SICH AUF DSDNA-VIREN. DIE KNAPPHEIT DER DATEN IN BEZUG AUF DIE FÜLLE VON RNA-VIREN BEGRENZT UND BIASEN UNSER VERSTÄNDNIS DER STRUKTUR VON MARITIMEN VIRIOPLANCTON. WIR WERDEN DAHER DIE FRAGE DES ÜBERFLUSSES VON RNA-VIREN SYSTEMATISCH UND UMFASSEND MIT MULTIDISZIPLINÄREN TECHNIKEN BEHANDELN, DIE AUF OBERFLÄCHEN- UND TIEFENPROBEN (4000 M) MIT UNTERSCHIEDLICHEN TROFICAS-BEDINGUNGEN ANGEWENDET WERDEN, DIE IM RAHMEN DER REPROCAN-OZEAN-KAMPAGNE ERZIELT WURDEN. ANDERERSEITS WERDEN WIR AUF DER EBENE DER DSDNA-VIRUSPOPULATIONEN KLÄREN, OB ES WIE BEIM 37-F6-VIRUS NOCH ANDERE DOMINANTE POPULATIONEN GIBT, DIE IN UNSERE ÖKOLOGISCHEN MODELLE DER VIRIOPLANCTON-STRUKTUR AUFGENOMMEN WERDEN MÜSSEN. SO WERDEN WIR 800 REICHE MARINE VIRUSGENOME SEQUENZIEREN, DIE NICHT VON GVI KULTIVIERT WERDEN, KOMBINIERT MIT METAGENOMICA SEQUENZIERUNG UNTER VERWENDUNG VON TECHNOLOGIEN, DIE AUF KURZEN UND LANGEN SEQUENZEN WIE NANOPOREN UND PACBIO BASIEREN. DIE ZWEITE UND DRITTE PARADIGMEN SIND MITEINANDER VERBUNDEN UND WERDEN SICH AUF EIN HOCHKOMPLEXES PROBLEM IN DER VIROLOGIE KONZENTRIEREN, DAS DARIN BESTEHT, DEN BEITRAG ZUM C-TRANSFER IN BIOGEOCHEMISCHEN ZYKLEN FÜR BESTIMMTE UNKULTIVIERTE VIRISCHE POPULATIONEN ZU MESSEN. IN DER PRAXIS MANGELT ES MARINE VIROLOGS PRAKTISCH AN METHODEN, DIE ES UNS ERMÖGLICHEN, BEIDE ARTEN VON DATEN MITEINANDER ZU VERBINDEN: IDENTIFIZIERUNG EINES GEGEBENEN UNKULTIVIERTEN VIRUS MIT DIREKTEN MASSNAHMEN SEINES BEITRAGS ZU C UND ANDEREN NÄHRSTOFFEN. ZUNÄCHST WERDEN WIR ALS REFERENZMODELL DER STUDIE, DEM 37-F6-VIRUS, DIE ECOGENOMICA DIESER BEVÖLKERUNG MIT MULTIOMIC-TECHNIKEN VERTIEFEN, DIE AUF MIKROFLUIDISCHER, DIGITALER PCR- UND MASSENSEQUENZIERUNG BASIEREN. DURCH DIE ANWENDUNG EINES NEUARTIGEN ANSATZES NAMENS BONCAT, BEI DEM PROTEINE NEUER VIREN, DIE VON EINEM METHIONIN-ANALOG ERZEUGT WERDEN, DURCH FLUORESZENZ GEKENNZEICHNET SIND, UND IN KOMBINATION MIT TECHNIKEN, DIE AUF DER GENOMIK EINZELNER VIREN UND ANDERER ERGÄNZENDER OMICS BASIEREN, WERDEN WIR IN DER LAGE SEIN, DEN SPEZIFISCHEN BEITRAG VON VIREN IN ÖKOSYSTEMEN SOWOHL AUF GEMEINSCHAFTSEBENE, IN DER POPULATION ALS AUCH AUF DER EBENE EINES GEGEBENEN VIRISCHEN STAMMES WIE 37-F6 ZU ERMITTELN UND ZU MESSEN. SCHLIESSLICH WERDEN WIR IM RAHMEN VON HERAUSFORDERUNG 5 DIE AUSWIRKUNGEN DES KLIMAWANDELS AUF ÖKOLOGISCH RELEVANTE TERRESTRISCHE POPULATIONEN AUF GLOBALER EBENE UNTERSUCHEN. (German)
9 December 2021
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VIRUSSEN HEBBEN EEN ENORME IMPACT OP C-RECYCLING IN OCEANEN EN BIOGEOCHEMISCHE CYCLI. TUSSEN 20-50 % VAN DE BACTERIËN ZIJN GEÏNFECTEERD, EN HUN LYSIS RELEASES GIGATHONS VAN C PER JAAR. IN HET VORIGE PROJECT UITDAGINGEN REF. CGL2013-40564-R, DOOR DE ONTWIKKELING VAN EEN NIEUWE EXPERIMENTELE AANPAK GENAAMD HET INDIVIDUELE VIRUS GENOMIC (GVI), ONTHULLEN WE HET MEEST VOORKOMENDE VIRUS (DSDNA) IN DE OCEANEN, DIE WE „37-F6” GENOEMD, EN DAT WAS „VERBORGEN” VOOR DE METHODEN DIE BESTONDEN TOT DIE DATUM. ONDANKS HET BELANG VAN VIRUSSEN IN DE STRUCTUUR VAN MARIENE ECOSYSTEMEN, BLIJVEN VERSCHILLENDE PARADIGMA’S ONOPGELOST IN MARIENE VIROLOGIE DIE IN DIT PROJECT OP VERSCHILLENDE NIVEAUS ZULLEN WORDEN BEHANDELD, VAN DE GEMEENSCHAP TOT HET INDIVIDU. HET EERSTE PARADIGMA DAT DEEL UITMAAKT VAN UITDAGING 2 IN MARIEN ONDERZOEK (PUNT 7) HEEFT TOT DOEL NA TE GAAN OF DE HUIDIGE MARIENE MODELLEN, ALS GEVOLG VAN DE BEPERKINGEN IN DE TECHNIEKEN, NOG STEEDS GEEN POPULATIES VAN GEMEENSCHAPPEN EN VIRICA OMVATTEN DIE OVERVLOEDIG ZIJN EN DUS RELEVANT ZIJN IN BIOGEOCHEMISCHE CYCLI. OP COMMUNAUTAIR NIVEAU ZULLEN WE DE BIJDRAGE VAN RNA-VIRUSSEN AAN MARIEN VIRIOPLANKTON VERDIEPEN. DE MEESTE STUDIES HEBBEN ZICH OP DSDNA-VIRUSSEN GECONCENTREERD. DE SCHAARSTE AAN GEGEVENS MET BETREKKING TOT DE OVERVLOED AAN RNA-VIRUSSEN BEPERKT EN VERTEKENING ONS BEGRIP VAN DE STRUCTUUR VAN MARIENE VIRIOPLANCTON. DAAROM ZULLEN WE DE KWESTIE VAN DE OVERVLOED AAN RNA-VIRUSSEN OP EEN SYSTEMATISCHE EN ALOMVATTENDE MANIER AANPAKKEN MET BEHULP VAN MULTIDISCIPLINAIRE TECHNIEKEN DIE ZULLEN WORDEN TOEGEPAST OP OPPERVLAKTE- EN DIEPTEMONSTERS (4000 M) MET VERSCHILLENDE TROFICAS-OMSTANDIGHEDEN DIE ZIJN VERKREGEN IN DE REPROCAN OCEANISCHE CAMPAGNE. ANDERZIJDS ZULLEN WE OP HET NIVEAU VAN DE DSDNA-VIRUSPOPULATIES VERDUIDELIJKEN OF ER, NET ALS BIJ HET 37-F6-VIRUS, NOG ANDERE DOMINANTE POPULATIES MOETEN WORDEN ONTDEKT EN OPGENOMEN IN ONZE ECOLOGISCHE MODELLEN VAN DE VIRIOPLANCTON-STRUCTUUR. ZO ZULLEN WE 800 OVERVLOEDIGE MARIENE VIRUSGENOOMS DIE NIET WORDEN GEKWEEKT DOOR GVI IN COMBINATIE MET METAGENOMICA SEQUENCING MET BEHULP VAN TECHNOLOGIEËN OP BASIS VAN KORTE EN LANGE SEQUENTIES, ZOALS NANOPORES EN PACBIO. DE TWEEDE EN DERDE PARADIGMA’S ZIJN ONDERLING VERBONDEN EN ZULLEN ZICH RICHTEN OP HET AANPAKKEN VAN EEN ZEER COMPLEX PROBLEEM IN DE VIROLOGIE, NAMELIJK HET METEN VAN DE BIJDRAGE IN C-OVERDRACHT IN BIOGEOCHEMISCHE CYCLI VOOR BEPAALDE NIET-GEKWEEKTE VIRICPOPULATIES. IN DE PRAKTIJK ONTBREEKT MARIENE VIROLOGS PRAKTISCH AAN METHODEN DIE ONS IN STAAT STELLEN OM BEIDE SOORTEN GEGEVENS MET ELKAAR TE VERBINDEN: IDENTIFICATIE VAN EEN BEPAALD NIET-GEKWEEKT VIRUS MET DIRECTE MAATREGELEN VOOR DE BIJDRAGE ERVAN AAN C EN ANDERE NUTRIËNTEN. TEN EERSTE, ALS REFERENTIEMODEL VAN ONDERZOEK, HET 37-F6 VIRUS, ZULLEN WE DE ECOGENOMICA VAN DEZE POPULATIE VERDIEPEN MET BEHULP VAN MULTIOMIC TECHNIEKEN GEBASEERD OP MICROFLUIDISCHE, DIGITALE PCR EN MASSA SEQUENCING. VERVOLGENS ZULLEN WE, DOOR DE TOEPASSING VAN EEN NIEUWE AANPAK GENAAMD BONCAT, WAARBIJ EIWITTEN VAN NIEUWE VIRUSSEN GEPRODUCEERD DOOR EEN METHIONINEANALOOG WORDEN GEKENMERKT DOOR FLUORESCENTIE, EN IN COMBINATIE MET TECHNIEKEN GEBASEERD OP DE GENOMIC VAN INDIVIDUELE VIRUSSEN EN ANDERE COMPLEMENTAIRE OMICS, DE SPECIFIEKE BIJDRAGE VAN VIRUSSEN IN ECOSYSTEMEN ZOWEL OP COMMUNAUTAIR NIVEAU, POPULATIE ALS OP HET NIVEAU VAN EEN BEPAALDE VIRIC STAM, ZOALS 37-F6, KUNNEN IDENTIFICEREN EN METEN. TOT SLOT ZULLEN WE IN HET KADER VAN UITDAGING 5 DE IMPACT VAN KLIMAATVERANDERING OP ECOLOGISCH RELEVANTE TERRESTRISCHE POPULATIES OP MONDIALE SCHAAL BESTUDEREN. (Dutch)
17 December 2021
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I VIRUS HANNO UN IMPATTO ENORME SUL RICICLAGGIO C NEGLI OCEANI E NEI CICLI BIOGEOCHIMICI. TRA IL 20-50 % DEI BATTERI SONO INFETTI E LA LORO LISI RILASCIA GIGATHONS DI C ALL'ANNO. IN PASSATO IL PROGETTO SFIDA IL RIF. CGL2013-40564-R, ATTRAVERSO LO SVILUPPO DI UN NUOVO APPROCCIO SPERIMENTALE CHIAMATO SINGOLO VIRUS GENOMICO (GVI), ABBIAMO SVELATO IL VIRUS PIÙ ABBONDANTE (DSDNA) NEGLI OCEANI, CHE ABBIAMO SOPRANNOMINATO "37-F6", E CHE ERA RIMASTO "NASCOSTO" PER I METODI CHE ESISTEVANO FINO A QUELLA DATA. NONOSTANTE L'IMPORTANZA DEI VIRUS NELLA STRUTTURA DEGLI ECOSISTEMI MARINI, DIVERSI PARADIGMI RIMANGONO IRRISOLTI NELLA VIROLOGIA MARINA CHE SARANNO TRATTATI IN QUESTO PROGETTO A DIVERSI LIVELLI, DALLA COMUNITÀ ALL'INDIVIDUO. IL PRIMO PARADIGMA CHE FA PARTE DELLA SFIDA 2 NELLA RICERCA MARINA (PUNTO 7) MIRA A VALUTARE SE GLI ATTUALI MODELLI MARINI, A CAUSA DEI LIMITI DELLE TECNICHE, ANCORA NON INCORPORANO LE COMUNITÀ E LE POPOLAZIONI VIRICA CHE SONO ABBONDANTI E QUINDI RILEVANTI NEI CICLI BIOGEOCHIMICI. A LIVELLO COMUNITARIO, APPROFONDIREMO IL CONTRIBUTO DEI VIRUS RNA AL VIRIOPLANCTON MARINO. LA MAGGIOR PARTE DEGLI STUDI SI È CONCENTRATA SUI VIRUS DEL DSDNA. LA SCARSITÀ DI DATI IN RELAZIONE ALL'ABBONDANZA DI VIRUS RNA LIMITA E PREGIUDIZI LA NOSTRA COMPRENSIONE DELLA STRUTTURA DI VIRIOPLANCTON MARINO. AFFRONTEREMO QUINDI LA QUESTIONE DELL'ABBONDANZA DI VIRUS RNA IN MODO SISTEMATICO E COMPLETO UTILIZZANDO TECNICHE MULTIDISCIPLINARI CHE SARANNO APPLICATE AI CAMPIONI DI SUPERFICIE E PROFONDITÀ (4000 M) CON DIVERSE CONDIZIONI TROFICAS OTTENUTE NELLA CAMPAGNA OCEANICA REPROCAN. D'ALTRA PARTE, A LIVELLO DELLE POPOLAZIONI DI VIRUS DSDNA, CHIARIREMO SE, COME PER IL VIRUS 37-F6, ESISTONO ANCORA ALTRE POPOLAZIONI DOMINANTI DA SCOPRIRE E DA INCLUDERE NEI NOSTRI MODELLI ECOLOGICI DELLA STRUTTURA VIRIOPLANCTON. COSÌ, SEQUENZIAMO 800 ABBONDANTI GENOMI DEL VIRUS MARINO NON COLTIVATI DA GVI IN COMBINAZIONE CON IL SEQUENZIAMENTO METAGENOMICA UTILIZZANDO TECNOLOGIE BASATE SU SEQUENZE BREVI E LUNGHE, COME I NANOPORI E IL PACBIO. IL SECONDO E IL TERZO PARADIGMA SONO INTERCONNESSI E SI CONCENTRERANNO SULL'AFFRONTARE UN PROBLEMA ALTAMENTE COMPLESSO IN VIROLOGIA, CHE CONSISTE NEL MISURARE IL CONTRIBUTO NEL TRASFERIMENTO DI C NEI CICLI BIOGEOCHIMICI PER ALCUNE POPOLAZIONI VIRICHE NON COLTIVATE. IN PRATICA, I VIROLOGI MARINI MANCANO PRATICAMENTE DI METODI CHE CI PERMETTONO DI COLLEGARE ENTRAMBI I TIPI DI DATI: IDENTIFICAZIONE DI UN DATO VIRUS NON COLTIVATO CON MISURE DIRETTE DEL SUO CONTRIBUTO ALLA C E AD ALTRI NUTRIENTI. IN PRIMO LUOGO, PRENDENDO COME MODELLO DI RIFERIMENTO DI STUDIO, IL VIRUS 37-F6, APPROFONDIREMO L'ECOGENOMICA DI QUESTA POPOLAZIONE UTILIZZANDO TECNICHE MULTIOMIC BASATE SU MICROFLUIDIC, PCR DIGITALE E SEQUENZIAMENTO DI MASSA. POI, APPLICANDO UN NUOVO APPROCCIO CHIAMATO BONCAT, IN CUI LE PROTEINE DI NUOVI VIRUS PRODOTTI DA UN ANALOGO METIONINO SONO CARATTERIZZATE DA FLUORESCENZA, E IN COMBINAZIONE CON TECNICHE BASATE SULLA GENOMICA DEI SINGOLI VIRUS E DI ALTRI OMICI COMPLEMENTARI, SAREMO IN GRADO DI IDENTIFICARE E MISURARE IL CONTRIBUTO SPECIFICO DEI VIRUS NEGLI ECOSISTEMI SIA A LIVELLO COMUNITARIO, DELLA POPOLAZIONE, SIA A LIVELLO DI UN DETERMINATO CEPPO VIRICO, COME IL 37-F6. INFINE, NELL'AMBITO DELLA SFIDA 5, STUDIEREMO L'IMPATTO DEL CAMBIAMENTO CLIMATICO SULLE POPOLAZIONI TERRESTRI ECOLOGICAMENTE RILEVANTI SU SCALA GLOBALE. (Italian)
16 January 2022
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Alicante/Alacant
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Identifiers
RTI2018-094248-B-I00
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