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Revision as of 23:03, 12 October 2010

The Project (English)

The VirA receptor of Agrobacterium tumefaciens

The aim of the iGEM-Team Bielefeld is to modulate a receptor from Agrobacterium tumefaciens, to make it sense capsaicine. Capsaicine is responsible for the spiciness in chili and pepper - and hence in a lot of food. The idea behind is to make the spiciness of food visible via some kind of traffic light. Brought into Escherichia coli, this modulated system will induce light effects of different intensities - depending of the spiciness of the sample.

Originally, the receptor from Agrobacterium tumefaciens detects acetosyringone, a secondary metabolite of plants which attracts the bacteria. Binding to the receptor, acetosyringone induces an intracellular signal transduction which finally results in the bacterias chemo taxis towards the plant. By changing the binding region of that receptor via directed evolution we want it to be capable of detecting other compounds. The gained system will be brought into Escherichia coli and it will lead to a light signal.

Besides capsaicine there are other potentially detectable compounds of interest, like dopamine, adrenaline or near derivates. Environmental toxins and allergens are possible targets for modulated receptors and might be quantitated by light signalling.

After all, a broad range of compounds that can be quantitated with both, high sensitivity and specifity by our bio sensor is our greatest aim. Such fast and sensitive biological systems can e.g. be applied in the quality control of the production of nutritions. Production chains might be saved from dangerous compounds.

Das Projekt (Deutsch)

Das iGEM-Team Bielefeld stellt sich der Herausforderung, einen Rezeptor aus Agrobacterium tumefaciens dahingehend zu modulieren, dass er schließlich Capsaicin sensieren kann. Capsaicin ist für die Schärfe in Chili und Pfeffer - und damit in vielen Nahrungsmitteln - verantwortlich. Dahinter steckt die Idee, den Schärfegrad einer Speise über eine Art Ampel sichtbar zu machen. In das Bakterium Escherichia coli eingebracht, soll das modulierte System zu verschieden intensiven Leuchteffekten führen, je nachdem wie scharf eine Probe ist.

Der original Rezeptor aus Agrobacterium tumefaciens detektiert normalerweise Acetosyringon, ein Sekundärmetabolit, das von Pflanzen hergestellt wird und den Bakterien als Lockstoff dient. Bindet Acetosyringon an den Rezeptor, löst dies eine intrazelluläre Signaltransduktion aus, die schlussendlich zu Chemotaxis der Bakterien in Richtung der Pflanze führt. Das Ziel ist die Binderegion des Rezeptors mittels gerichteter Evolution dahingehend zu verändern, dass er andere Stoffe detektiert. Das so gewonnene System wird in Escherichia coli eingebracht und zur Synthese eines Lichtsignalmoleküls führen.

Neben Capsaicin sind weitere potentiell detektierbare Substanzen im Gespräch, wie etwa Dopamin, Adrenalin oder nahe Derivate. Umweltgifte und Allergene könnten ebenfalls ein Ziel eines modulierten Rezeptors sein und per Lichtsignal quantifiziert werden.

Insgesamt wäre eine große Bandbreite an quantifizierbaren Stoffen vereint mit einer hohen Sensitivität und Spezifität des Biosensors das größte Ziel des Teams. Derart schnelle und sensitive biologische System könnten unter Anderem in der Qualitätskontrolle bei der Nahrungsmittelproduktion eingesetzt werden. Unerwünschte oder gefährliche Stoffe könnten erkannt werden, bevor sie in die Produktionskette gelangen.

Le Projet (Francais)

L’équipe iGEM de Bielefeld a pour projet de moduler un récepteur d’Agrobacterium tumefaciens de sorte que celui-ci puisse percevoir la Capsaicin. La Capsaicin taux de présence d’épices dans la nourriture. L’idée générale est d’indiquer le goût relevé d’un repas par une sorte de feu de signalisation. L’Agrobacterium tumefaciens doit être intégré aux bactéries Escherichia coli pour générer différents effets lumineux, variant selon l’intensité du prélèvement.

Normalement, le récepteur original de l’Agrobacterium tumefaciens détecte Acetosyringon, un métabolite secondaire fabriqué par la plante. Ce métabolite secondaire sert de stimulant aux bactéries. Après la fixation d’Acetosyringon sur le récepteur, une transduction de signaux intracellulaire est dégagée. Finalement, ce phénomène guide les « chimio taxies » de bactéries en direction des plantes. L’objectif est de transformer la région de la fixation du récepteur grâce à une évolution contrôlée/dirigée, de sorte qu’il détecte d‘autres substances. Le système est apporté dans les bactéries Escherichia Coli et mène à la synthèse d’une molécule de signaux lumineux.

À côté de la Capsaicin, il y a d‘autres substances potentiellement détectables par ce récepteur, comme par exemple la Dopamine, l’Adrénaline ou des dérivés. De plus, certains polluants et allergènes peuvent être la cible d’un récepteur modulé et peuvent ainsi être quantifiés par un signal lumineux.

Au final, l’objectif de l’équipe est d’arriver à une palette bien spécifique de substances quantifiées avec une grande sensibilité par le capteur biologique. De cette façon, un système d’examen biologique pourra être intégré aux contrôles de qualité effectués lors de la production agroalimentaire. Certaines substances indésirables ou dangereuses pourront ainsi être détectées avant d’arriver sur la chaîne de production.

Il progetto (Italiano)

Il recettore VirA dell’Agrobacterium tumefaciens

Lo scopo dell’iGEM-Team Bielefeld è di ingegnerizzare un recettore del batterio A. tumefaciens in modo da renderlo sensibile alla capsaicina. La capsaicina è responsabile della piccantezza dei frutti del genere Capsicum, come il peperoncino, e quindi di conseguenza anche di molti cibi a base di questi frutti. L’idea che sta dietro al nostro progetto è di rendere la piccantezza visibile tramite un sistema ingegnerizzato in Escherichia coli in grado di indurre segnali luminosi di diverse intensità a seconda della piccantezza del campione saggiato.

Il recettore VirA dell’A. tumefaciens riconosce l’acetosiringone, un metabolita secondario delle piante che attrae questo batterio. Una volta legato al recettore, l’acetosiringone induce un segnale di trasduzione intracellulare con una conseguente chemiotassi del batterio verso la pianta. Attraverso ingegneria genetica vogliamo cambiare il sito di legame del recettore in modo da renderlo capace di riconoscere la capsaicina. Il nuovo sistema sarà poi trasferito in E. coli e porterà ad un segnale luminoso. Oltre alla capsaicina è possibile pensare di usare lo stesso sistema per individuare altri composti di interesse, come dopamina, adrenalina e altri derivati. Tossine ambientali e allergeni sono altri possibili obiettivi da poter quantificare con sistemi simili attraverso segnali luminosi. Il nostro grande traguardo è quello di poter sfruttare questo sistema per determinare un ampia gamma di composti in modo tale da poterli quantificare con alta sensibilità e specificità. Un così veloce e sensibile sistema di identificazione potrebbe facilmente trovare applicazione nel campo del controllo qualità dell’industria alimentare e rendere più sicura la catena di produzione.

Проект

Рецептор VirA из agrobacterium tumefaciens

Целью группы iGEM Билефельд является модулирование рецепторов из аgrobacterium tumefaciens для измерения концентрации капсаицина. Капсаицин отвечает за остроту в чили и перце и следовательно в многочисленной еде. Идея состоит в покозании остроты в виде светофора. Введенной в escherichia coli, эта система будет стимулировать свет различной интенсивности - в зависимости от остроты образца. Первоначально рецептор из аgrobacterium tumefaciens обнаруживает ацетосирингон, второйстепенный метаболит растений, который привлекает бактерий. Соединяясь с рецептором, ацетосирингон вызывает внутриклеточные сигналы что в конечном итоге приводит к хемотаксисе бактерий.Изменяя соеденительные области рецептора употребляя направленную эволюцию, мы хотим таким образом обнаруживать и другие соединения. Эта система будут введена в escherichia coli что приведет к имитированию световых сигналов.

Кроме капсаицина сущестуют и другие потенциально обнаруживаемые соединения, как допамин, адреналин или подобные вещества. Экологические токсины и аллергены также возможные цели для изменённых рецепторов, коцентрация которых может быть показана световой реакцией. В конце концов наша самая большая цель состоит в создании боилогических показателей для широкого круга соединений, которые могут быть обнаружены количественно, с высокой чувствительностью и специфичностью. Эта быстрая и чувствительная биологическая система может, например применяться при контроле качества производства продуктов питания. Производственные цепи могли бы быть защишены от опасных соединений.

我们的项目

农杆菌中的VirA受体

辣椒素是辣椒的主要活性成分，因此许多食物中辣味高低也都是由于辣椒素的多少。我们的想法是从 农杆菌中调制能感受辣椒素的受体，使食品的辣味像信号灯一样可见。我们把这个调节系统转运到大肠杆 菌中，这样在不同强度辣味的刺激下，细菌就能发出不同强度的光信号，我们可以以此判断食物的辣味强 度。

农杆菌中的受体可以检测到乙酰丁香酮这种植物次生代谢产物的存在。乙酰丁香酮结合到受体，诱导 细胞内的信号转导。通过改变受体的不同结合域，我们希望这个系统能够用于检测其它化合物。这个系统 最终将被转化入大肠杆菌，并发出光信号帮助我们判断食物的辣味强度。

除了辣素，我们还对其它有可能检出的化合物感兴趣，比如多巴胺，肾上腺素或相似的衍生物，环境 毒素和过敏原是可能的检测受体，它们也可能利用同样系统，通过光信号的强度来定量体现。

综上所述，我们的最高目标是利用我们这个生物传感器系统，高灵敏度、高特异性地检测出更多的化 合物。这种快速、灵敏的生物系统，可以应用于营养品生产过程中的质量控制，用以监测并避免生产链各 个步骤所带来的危险化合物。

’S Projekt

In unserm Projekt goht’s um da VirA-Rezepdor vu Agrobacterium tumefaciens. ’S Ziel vum iGEM-Team Bielefeld isches den so zmoduliere, dasser Capsaicin erkennt. Caspsaicin isch verandwordlich fürd Schärfe in Chili....un deshalb äu in sehr viele Arte vu Esse. D’Idee dahinder isch, d’Schärfe sichtbar mache z’kenne über e Art vu Ampelsyschdem. Wenns modulierde Syschdem ind Escherichia coli-Bakterie nikunnt, wirds dann verschiede stark Licht induziere abhängig vum Grad vu da Schärfe.

Vu sich üs würd da Agrobacterium tumefaciens-Rezepdor normalerwies Acetosyringon, wo e Sekundärmetabolit vu Planze isch un Bakderie alockt, erkenne. Bindung vu Acetosyringon an da Rezepdor induziert e intrazelluläre Signalwidderleidung, wo dann am End zuere bakterielle Chemotaxis zur Pflanze führt. Indem d’ Binderegion vum Rezepdor über gerichdidi Evolution verändert wird, wemma erreiche, dass der Rezepdor äu fähig isch anderi Stoffe zerkenne. Des Syschdem was ma dorüs gwunne hen kummt dann in Escherichia coli ni un wird zumme Lichtsignal fäehre.

Nebe Capsaicin git’s au noch anderi potentiell detektierbari intressanti Subschdanze wie Dopamin, Adrenalin oder nah verwandi Stoffe. Umweldgifde und Allergene sin potenielli Ziele für da veränderte Rezepdor und kenne übers Lichtsignal quantifiziert wäere.

Abschließend kamma sage, dass s gröschte Ziel vu uns isch, mit unserm Biosensor e großi Bandbreide vu Stoffe sowohl mit hoher Sensitivität als äu Spezifität quantidativ bschdimme zkenne. Sonnigi sensitive Syschdeme könne dann etwa äu fürd Qualitätskontroll vu Nahrungsmiddeln gnumme wäere, wodurch dann au Produktionskette vor gfährlichi Subschdanze gschützt wäere kenne.

Dit Projekt

Der VirA-Reseptor von Agrobacterium timefatsiens.

Dit Ziel des Eijäm-Team Bielefeld isset nen Reseptor von Agrobacterium timefatsiens su moduliern, um ihn Capsaicin empfinflich su machen. Capsaicin is verantwotlich für die Schärfe in Chillipfeffer und kommt daher in sahlreichen Speisen vor. Die Idee is Capsaicin mittels eina Leuchteinheit in Speisen nachweisn su könn. Enmal in E.Coli jegracht, kann dit modulierte Süstem Lichtsignale abjeben in Abhängigkeit der Schärfe einer Speise.

Usprünglich erkennt der reseptor, stammend aus Agrobacterium timefatsiens, den pfanzlichen Botenstoff Asetosysringon, der als Lockstoff für Bakterien dient. Bindet diesa an den Reseptor wird eine intraselluläre Signalkaskade ausjelößt, die Chemotaxis der Bakterien in Richtung der Pflanze bewöhkt. Durch die Änderung der Binderegion dit des Reseptors mittels jerichteter Evolution, wollen wir diesen Sensitiv für andere Komponenten machen. Dit jenerierte Süstem wird einmal in E.coli jebracht zu einem Lichtsignal führn.

Neben Capsaicin gibt es eine Reihe von andan interessantn Komponentn wie Dopamin, Adrenalin und andren Derivatn, die als potentielle Lijanden in fraje komm. Sudem sind Umweltjifte und Allerjene mögliche Zielsunstanzen für unseren modulierten Reseptor und könntn in Sukunft mittls Lichtsignaln quantifisiert werdn.

Allet in Allem jibtet ne janze Reihe an Komponenten die über een Lichtsignal, mit sowohl hoha Sensitvität als Spezifität mit unsam Biosensor vamessen werdn könn. Solch een schnellet und sensitivet biologischet Süstem kann zum Beispiel in der Qualitätskontrolle von Lebensmitteln einjesetzt werdn. Produktionsketten würden vor jefährlichen Komponenten bewahrt werdn.

Das Projegd

Dor virA Rezepdor vom Agrobacterium tumefaciens

Mir ham uns als Zeil gesetzt, em Rezepdor vom Agrobacterium tumefaciens so umzumodeln, dass or hinderher Capsaicin erkennd. Capsaicin is dor Grund für die Schärfe in dn Chilis und is och in vieln Sachn drin. Mir ham uns gedachd, mir machn die Menge von dem Zeug sichbar, son bissl wie ne Ambl. Umglonierd in E. coli kann das geänderde Sysdem, abhängig von dor Schärfe dor Probe, vorschiedn starke Lichtsgnale induziern.

Eigendlich erkennd dor Rezepdor im A. tumefaciens Acetosyringone n sägundär Medabolid von verletzdn Pflanzn . Nach dor Rezepdorbindung induzierd Acetosyringon ne intrazellulare Signaldransdugtionsgasgade die schließlich in nor Chemotaxim vom Agrobacterium gipfeld. Nach dor Änderung der Binderegion vom Rezepdor, middles gerichddeder Evolution woll mir, dass dor Rezepdor andre Stoffe erkennd.

Nebn Capsaicin ham mir drei andre podenziell nachweisbahre Sunsdanzn wie Dopamin, Adrenalin odor och vergleichbarhe Derivade. Umweldtoxine und Allergene sind andre möchliche Ziele für moddifizierde Rezepdoren Umderm Strich gäbs ne Menge Subsdanzn die mit hoher Sensidividäd und Spezifiidäd von userm Biosensor quandifiziert wern könndn. Solche Sysdeme könntn dann in dor Qualidädssicherung zum Beispiel bei dor Nachungsprodugtion schädlich Stoffe offspührn.