Genen, populaties en ecosystemen: het NERC Environmental Genomics-programma

Het Human Genome Project heeft misschien alle krantenkoppen gepakt, maar er bestaan ​​hele of gedeeltelijke genoomsequentiegegevens voor een steeds groter wordend aantal organismen. Financiering en training van de Britse gemeenschap voor milieubiologie om deze gegevens te exploiteren, is het doel van het 5, 5 jaar durende £ 5, 5 miljoen thematische programma Environmental Genomics dat in december 2000 door de Natural Environment Research Council (NERC) werd gelanceerd als onderdeel van een bredere door de Britse overheid gefinancierde genomics initiatief.

De term genomics wordt gebruikt om alles te omvatten, van genoomsequencing, annotatie van functies tot genen en genoomarchitectuur tot het bestuderen van patronen van genexpressie (transcriptomics), eiwitexpressie (proteomics) en metabolietflux (metabolomics; figuur 1). Het milieugenomics-programma heeft tot doel deze benaderingen te integreren in traditionele ecologie en fysiologie om de ecologische en evolutietheorie te testen. Benadrukt moet worden dat genomics een hulpmiddel is, geen wetenschap, dat moet worden gebruikt als onderdeel van een geïntegreerde benadering op het hele organisme, de populatie of het ecosysteemniveau (figuur 2). De principes van genomics verschillen niet van hoe moleculaire biologie de afgelopen jaren in de milieuwetenschappen en biologie is gebruikt. Het is alleen zo dat technologische vooruitgang de schaal heeft vergroot waarop biologische gebeurtenissen kunnen worden waargenomen en, nog belangrijker, geanalyseerd en geïnterpreteerd. Je zou kunnen zeggen dat de dagen van het single-gen, single-postdoctoraat genummerd zijn.


De moleculaire basis van het leven.

Centraal in het doel van het Environmental Genomics-programma staat de oprichting van een gemeenschap van onderzoekers, zowel empirici als theoretici, die bedreven zijn in de ontwikkeling en toepassing van postgenome technologieën voor de studie van organismen en ecosysteemfuncties. Het is de bedoeling dat de integratie van moleculaire genoomwetenschap met ecologie en evolutie opwindende en nieuwe interdisciplinaire onderzoeksmogelijkheden oplevert. De inspanningen zullen worden toegespitst op die vragen en organismen met de hoogste relevantie voor het milieu, en op sequenties die waarschijnlijk redelijk snelle antwoorden kunnen geven op maximale toepasbaarheid in systemen en habitats.


Een kerndoelstelling van het Environmental Genomics-programma is het verkrijgen van ecologische waarde op het gehele organisme en ecosysteemniveau door mechanistisch onderzoek.

De eerste van twee verzoeken om financiering in het kader van het programma is afgesloten. In totaal werden 176 overzichtelijke biedingen voor fondsen ontvangen en werden 40 aanvragers uitgenodigd om volledige voorstellen in te dienen. Deze volledige voorstellen worden momenteel beoordeeld door vakgenoten en prijzen worden in september 2001 bekendgemaakt. Awardhouders zullen eind 2001 werven om vacante onderzoeksposities (postdoctoraal en postdoctoraal) in te vullen. Begin 2002 zal een gerichte tweede oproep tot het indienen van voorstellen worden aangekondigd.

Tot de eerste prijzen worden uitgereikt, blijft de precieze richting die het programma zal volgen ongedefinieerd. De volledige voorstellen bieden echter enkele aanwijzingen. De meeste mensen willen transcriptomics toepassen om de impact van milieu- en chemische stress op genexpressie te bestuderen. Slechts drie voorstellen hebben betrekking op proteomica, terwijl geen van de voorstellen rekening houdt met het metaboloom. In totaal zijn 30 testorganismen beschreven met vertegenwoordigers uit het microbiële, ongewervelde, gewervelde en plantenrijk. Algemene problemen die in de volledige voorstellen worden behandeld, zijn onder meer:

  • Welke genen bepalen de ecologische fitheid?

  • Welke genen zijn ingeschakeld onder specifieke omstandigheden? en wat doen ze?

  • Milieu-impact (en) op gen- en eiwitexpressie?

  • Chemische impact (en) op gen- en eiwitexpressie?

  • Zijn veranderingen in gen- en eiwitexpressie adaptief? en dienen ze een evolutionair doel?

  • Welke genetische variabiliteit bestaat (inter- en intraspecies) en zijn er gevoelige subpopulaties?

  • Kunnen veranderingen in gen- en eiwitexpressie leiden tot bredere gemeenschaps- en ecosysteemeffecten?

Natural Environment Research Council

De missie van NERC is:

  • het bevorderen en ondersteunen, op welke manier dan ook, van fundamenteel, strategisch en toegepast onderzoek van hoge kwaliteit; enquête; langetermijnmonitoring van het milieu; en aanverwante postacademische opleidingen in de land-, zee- en zoetwaterbiologie, en de aarde, atmosferische, hydrologische, oceanografische en polaire wetenschappen en aardobservatie;

  • om kennis en technologie te bevorderen, en diensten en opgeleide wetenschappers en ingenieurs te bieden, die voldoen aan de behoeften van gebruikers en begunstigden (inclusief de landbouw, bouw, visserij, bosbouw, koolwaterstoffen, mineralen, proces, teledetectie, water en andere industrieën), en daarmee bij te dragen aan het economische concurrentievermogen van het Verenigd Koninkrijk, de effectiviteit van openbare diensten en beleid en de kwaliteit van het bestaan;

  • om advies te geven over, kennis te verspreiden en het publieke begrip van de bovengenoemde gebieden te bevorderen.

Het aanbieden van hoogwaardige opleidingen om een ​​Britse kernkennis te ontwikkelen in de toepassing van transcriptomics en proteomics om ecologische vragen te beantwoorden, is een essentieel onderdeel van het Environmental Genomics-programma. NERC biedt momenteel mogelijkheden voor postdoctorale studenten en recente postdoctoraten om opleidingen in transcriptomics, proteomics en bio-informatica te identificeren en bij te wonen. Tot 600 is beschikbaar per aanvrager voor maximaal 50 aanvragers. Het programma zal ook speciaal ontworpen korte cursussen aanbieden voor de opleiding en training van de NERC-gemeenschap voor biologische wetenschap in technieken voor milieugenomica, en gerichte training, met name in bio-informatica, zal een belangrijk onderdeel van het programma vormen om de kennis die is verkregen uit de postgenomische gegevens te maximaliseren. gegenereerd.

De grootste uitdaging voor genomics is het interpreteren van de enorme hoeveelheid beschikbare gegevens om kennis te vergaren die kan worden toegepast op de fysiologie van hele organismen. Om deze uitdaging aan te gaan, zijn zeer competente bio-informatica vereist om verschillende patronen van genexpressie te herkennen van gegevens die inherent luidruchtig kunnen zijn. NERC heeft 2 miljoen van het programmabudget vastgelegd om problemen met gegevensbeheer en analyse aan te pakken, en er worden koppelingen gelegd met andere onderzoeksraden (met name het EPSRC / BBSRC Bioinformatics Initiative), zowel om heruitvinden van het wiel te voorkomen als om te profiteren van hun expertise en faciliteiten.

Met de toenemende beschikbaarheid van ecologisch relevante genoomsequentiegegevens, gekoppeld aan de vooruitgang in postgenomische technieken en informatietechnologie, bevindt NERC zich in een unieke positie om de Britse gemeenschap voor milieukunde kansen te bieden om deze technologische vooruitgang te benutten om aardwetenschappen te bestuderen.

Bezoek voor meer informatie de NERC Environmental Genomics-webpagina of neem contact op met de wetenschapscoördinator: Dr. Jason Snape, Brixham Environmental Laboratory, AstraZeneca, Freshwater Quarry, Brixham, South Devon, TQ5 8BA; e-mail: e-mail ; tel: 01803 884273; fax: 01803 882974.