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Forschungsprojekt aus §26 oder §27 Mitteln
Laufzeit : 2022-01-01 - 2024-12-31

Kornelkirschen gewinnen zunehmend das Verbraucherinteresse als gesundes Lebensmittel, was zu einer erhöhten Marktnachfrage nach qualitativ hochwertigen Früchten und entsprechendem Pflanzmaterial führt. Bisher haben wir mehr als 400 genetisch einzigartige C. mas-Herkünfte aus dem Pielachtal, Traisental und Gölsental sowohl phänotypisch, als auch genetisch analysiert. Erkenntnisse zur langfristigen Entwicklung von Temperatur und Niederschlag legen nahe, dass sich angesichts der aktuellen und zukünftigen Herausforderungen mit sich ändernden klimatischen Bedingungen die Züchtung mit Trockenheitstoleranz und Krankheitsresistenz befassen muss. Um eine Züchtungsstrategie für die Produktion neuartiger Genotypen zu entwickeln, die an zukünftige Bedürfnisse für eine nachhaltige Produktion in der Region angepasst ist, werden folgende Ziele angestrebt: 1. Die Keimung der Kornelkirschsamen dauert bis zu 3 Jahre und erste Früchte werden bei Sämlingspflanzen nach 8 Jahren erwartet. Eine deutliche Verkürzung der Keimzeit würde daher sowohl der Züchtung, als auch der Vermehrung der Kornelkirsche zugute kommen. Daher ist das vorzeitige Brechen der Ruhephase ein wichtiges Thema, an dem im vorliegenden Projekt in vivo und in vitro gearbeitet wird. 2. Wertvolle Sorten müssen vegetativ vermehrt werden. Veredelungsversuche werden zu unterschiedlichen Jahreszeiten und mit unterschiedlichen Edelreisern im Gewächshaus und im insektensicheren Saranhaus durchgeführt. Außerdem wird für Cornus mas die Technik des „in vitro Grafting“ etabliert. 3. Die Erstellung einer Referenzgenomsequenz einer Pielachtaler Selektion von Cornus mas ermöglicht die Identifizierung essentieller Genomabschnitte einschließlich regulatorischer Elemente und liefert die Grundlage für eine markergestützte Selektion (MAS). 4. Eine MAS-Strategie wird entwickelt und auf ausgewählte Genotypen im österreichischen Kornelkirschenanbau angewendet. Dadurch kann die Zeit bis zur Entscheidung über den Zuchtwert einer Neuzüchtung, also das spätere Wuchs- und Produktionsverhalten einer Pflanze, bereits auf das Keimlingsstadium verkürzt werden. 5. Auch Kornelkirschen werden von Viren und Phytoplasmen befallen. Da es sich aber überwiegend um Wildpflanzen handelt, werden Infektionen nicht gemeldet, da keine systematischen Erhebungen existieren. Da bei der Kornelkirsche eine Virusübertragung über Samen nicht ausgeschlossen werden kann, wird im vorliegenden Projekt die Testung von Sämlingen und Pflanzmaterial mittels ELISA oder PCR etabliert und eine Bekämpfungsstrategie entwickelt.
Forschungsprojekt aus §26 oder §27 Mitteln
Laufzeit : 2021-09-01 - 2023-08-31

FORSCHUNGSKONTEXT Die Infektionszahlen und die Zahl der Todesfälle durch COVID-19 steigen weltweit immer noch an. Länder sind hin- und hergerissen zwischen der Einführung weiterer Einschränkungen und der vorsichtigen Wiedereröffnung einiger Aspekte des wirtschaftlichen und öffentlichen Lebens. Gezielte Tests auf SARS-CoV-2 sind unerlässlich um die unkontrollierte Ausbreitung neuer SARS-CoV-2-Varianten zu verhindern. Die Echtzeit-Polymerase-Kettenreaktion (RT-PCR) aus respiratorischen Proben ist der aktuelle Goldstandard für die Diagnose und wir auch für den Nachweis von Mutationen verwendet. Diese Methode unterscheidet jedoch nicht ob in der Probe noch infektiöses Virusmaterial vorhanden ist, oder nur Spuren nicht-infektiösen viraler RNA. Das Viruswachstum in Zellkulturen ist ein direktes Maß für die Infektiosität einer Probe, eignet sich aber aufgrund der langen Durchlaufzeiten und der Notwendigkeit von Hochsicherheitslaboratorien nicht für die Routinediagnostik. Ein Schnelltest, der den SARS-CoV-2-Infektiositätsstatus von Patienten bestimmt, würde dem Gesundheitspersonal an vorderster Front ein dringend benötigtes Werkzeug für das klinische Patientenmanagement zur Verfügung stellen und könnte dazu beitragen, die Ausbreitung von COVID-19 einzudämmen. Gleichzeitig könnten dadurch wertvolle Ressourcen des Gesundheitssystems gespart und unnötig lange Quarantänezeiten für Patienten vermieden werden. Wir wollen diesen Engpass der gegenwärtigen COVID-19-Diagnose mit der Entwicklung eines innovativen Point-of-Care-Tests (POC) überwinden. Dieser soll es erlauben sowohl SARS-CoV-2-Varianten, als auch den Infektiositätsstatus eines Patienten zu bestimmen. WISSENSCHAFTLICHE ZIELE Herstellung des löslichen, trimären SARS-CoV-2-Spike-Proteins (S), der Rezeptor-Bindungsdomäne (RBD) und des löslichen ACE-2-Rezeptors sowie von ACE-2-Mutanten mit höherer Bindungsaffinität für S. Herstellung von rekombinanten Baculoviren und HIV-1 Gag Virus-ähnlichen Partikeln, die mit dem SARS-CoV-2-Spike-Oberflächenglykoprotein pseudo-typisiert sind und als Testanalyten fungieren. Unterscheidung von Wildtyp SARS-CoV-2 und der aktuell bedrohlichen Mutanten (z.B. B1.1.7,B.1.351, P1, etc.) auf Basis differentieller DNA-RNA (aus S-, N-, E-Regionen) Hybridisierung unter Verwendung klinischer Patientenproben. Verständnis der Adsorptionsmechanismen von Biooberflächen. ANSATZWEISE Unser Konsortium bündelt die Kräfte und kombiniert die komplementäre Expertise von drei Partnern, die folgende Bereiche abdecken: 1) innovatives elektronisches Biosensor-Design und -Konstruktion auf Basis bereits implementierter Systeme zur Detektion von Biomolekülen in Echtzeit (AIT), 2) die Expression rekombinanter, komplexer SARS-CoV-2-Antigene und Rezeptoren, sowie deren biochemische Analyse (BOKU) und 3) die Validierung von SARS-CoV-2-Diagnostika und den Zugang zu klinischen Patientenproben (MUW). INNOVATION Die Innovation des Projekts ist die Entwicklung eines neuartigen und schnellen, elektronischen, diagnostischen POC-Tests, mit dem festgestellt werden kann, ob SARS-CoV-2 in einer Patientenprobe infektiös ist. Dies erreichen wir durch den Nachweis von genetischem Virusmaterial und intakten Virionen, basierend auf einer innovativen Biosensoroberfläche in einem elektronischen Gerät, referenziert durch ein optisches Messgerät. PI/co-PIs: Robert Strassl, Anna Nele Herdina, Miriam Klausberger, Patrik Aspermair
Forschungsprojekt aus §26 oder §27 Mitteln
Laufzeit : 2021-12-01 - 2023-11-30

FORSCHUNGSKONTEXT Virus-Rezeptor-Interaktionen sind für die Etablierung einer Infektion von zentraler Bedeutung. Viren, insbesondere RNA-Viren wie SARS-CoV-2, entwickeln sich ständig weiter; alle Mutationen im viralen Spike-Oberflächenglykoprotein, insbesondere in der Rezeptorbindungsdomäne, müssen deshalb sorgfältig überwacht werden. Auch die Eintrittspforte für SARS-CoV-2, der menschliche Rezeptor ACE-2, zeigt eine gewisse Heterogenität in Form von Einzelnukleotid-Polymorphismen. Das virale Spike-Protein und der ACE-2 Rezeptor sind stark glykosyliert und Glykane sind direkt an der Interaktion der beiden Proteine beteiligt, oder begünstigen diese. Mutationen im Spike-Protein, als auch Einzelnukleotid-Polymorphismen im ACE-2 Gen, die zum Verlust strategisch positionierter Glykane in oder nahe der Bindungsdomänen führen, erfordern unsere Aufmerksamkeit. Sie könnten die Anfälligkeit für eine SARS-CoV-2 Infektion und die Übertragbarkeit von Viren erhöhen. Ein tiefgreifendes Verständnis der Virus-Rezeptor-Interaktionen ist daher von erheblicher Bedeutung. Sie ermöglicht es, unser Wissen über die Affinität des Virus für bestimme Spezien, als auch Gewebearten und die Pathogenese in bestimmten menschlichen Populationen zu erweitern und uns frühzeitig auf neu auftretende Varianten von Belang vorzubereiten. WISSENSCHAFTLICHE ZIELE Das übergeordnete Ziel dieses Projekts ist es, verschiedene Spike- und ACE-2-Glykovarianten herzustellen und deren Interaktion zu analysieren. Der Schwerpunkt liegt hier auf natürlich vorkommenden ACE-2-Glykovarianten-Polymorphismen. Verschiedene Spike/ACE-2 Glykomutanten werden auf deren Fähigkeit untersucht unter dynamischen Bedingungen zu interagieren, wir werden die Bindungsstärken und -kinetik quantifizieren und ihre Interaktionsenergielandschaft kartieren. Weiters wird die strukturelle Rolle gewisser Glykosylierungen auf die Konformationsdynamik, als auch die inhibitorische Wirkung löslicher ACE-2-Glykovarianten auf die Bindung von Spike-Glykomutanten an zelluläre ACE-2-Rezeptoren untersucht. ANSATZWEISE Lösliche SARS-CoV-2-Spike- und ACE-2-Glykomutanten werden rekombinant in humanen Zelllinien exprimiert und durch quantitative Glykopeptid-Analyse umfassend charakterisiert. Die Wechselwirkungen zwischen den verschiedenen Proteinvarianten werden in Einzelmolekül- und Rasterkraftmikroskopie-Experimenten analysiert, die im Gegensatz zu Ensemble-Methoden jedes einzelne Bindungs-/Dissoziationsereignis erfassen können. Hochgeschwindigkeits-AFM-Filme werden die dynamischen Konformationsänderungen von isolierten SARS-CoV-2-Spike-Protein-Glykomutanten direkt filmen. INNOVATION Im Gegensatz zu bisherigen Studien, die auf bereits verbreitete Spike-Varianten und dem Wildtyp-Rezeptor ACE-2 basieren, legen wir einen besonderen Fokus auf spezifische Glykosylierungsstellen der Interaktionspartner, von denen aufgrund ihrer strategischen Position angenommen wird, dass sie die Virus-Wirt-Interaktion beeinflussen. Unsere umfassenden Untersuchungen werden nicht nur zu einer wertvollen Datensammlung für die Entschlüsselung der Mechanismen der Spike-ACE-2-Varianten-Interaktion führen, sondern auch eine experimentelle Grundlage für das Design neuartiger Therapeutika zur effektiven Blockierung des Eintritts von viralen Varianten liefern. PI/co-PI: Peter Hinterdorfer, Miriam Klausberger

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