Difference between revisions of "Team:UNebraska-Lincoln/Description"

(Blanked the page)
Line 1: Line 1:
{{UNebraska-Lincoln}}
 
<html>
 
    <head>
 
            <meta charset="UTF-8">
 
            <meta name="viewport" content="width=device-width, initial-scale=1">
 
            <link rel="stylesheet" href="https://stackpath.bootstrapcdn.com/bootstrap/4.3.1/css/bootstrap.min.css" integrity="sha384-ggOyR0iXCbMQv3Xipma34MD+dH/1fQ784/j6cY/iJTQUOhcWr7x9JvoRxT2MZw1T" crossorigin="anonymous">
 
            <script src="https://stackpath.bootstrapcdn.com/bootstrap/4.3.1/js/bootstrap.min.js" integrity="sha384-JjSmVgyd0p3pXB1rRibZUAYoIIy6OrQ6VrjIEaFf/nJGzIxFDsf4x0xIM+B07jRM" crossorigin="anonymous"></script>
 
            <script src="https://maxcdn.bootstrapcdn.com/bootstrap/3.3.6/js/bootstrap.min.js"></script>
 
            <link rel="stylesheet" href="https://maxcdn.bootstrapcdn.com/bootstrap/3.3.6/css/bootstrap.min.css">
 
       
 
            <link rel="stylesheet" href="https://maxcdn.bootstrapcdn.com/font-awesome/4.7.0/css/font-awesome.min.css">
 
            <script src="https://ajax.googleapis.com/ajax/libs/jquery/3.3.1/jquery.min.js"></script>
 
            <script src="https://cdnjs.cloudflare.com/ajax/libs/popper.js/1.14.7/umd/popper.min.js"></script>
 
          <!-- Styles -->
 
          <link href="https://fonts.googleapis.com/css?family=Raleway:400,400i,600,700,700i&amp;subset=latin-ext" rel="stylesheet">
 
          <link rel="stylesheet" type="text/css"
 
          href="https://2019.igem.org/wiki/index.php?title=Template:UNebraska-Lincoln/bootstrap&action=raw&ctype=text/css" />
 
          <link rel="stylesheet" href="https://stackpath.bootstrapcdn.com/bootstrap/4.3.1/css/bootstrap.min.css" integrity="sha384-ggOyR0iXCbMQv3Xipma34MD+dH/1fQ784/j6cY/iJTQUOhcWr7x9JvoRxT2MZw1T" crossorigin="anonymous">
 
          <script src="https://stackpath.bootstrapcdn.com/bootstrap/4.3.1/js/bootstrap.min.js" integrity="sha384-JjSmVgyd0p3pXB1rRibZUAYoIIy6OrQ6VrjIEaFf/nJGzIxFDsf4x0xIM+B07jRM" crossorigin="anonymous"></script>
 
          <link rel="stylesheet" type="text/css"
 
          href="https://2019.igem.org/wiki/index.php?title=Template:UNebraska-Lincoln/footawesome-all&action=raw&ctype=text/css" />
 
          <link rel="stylesheet" type="text/css"
 
          href="https://2019.igem.org/wiki/index.php?title=Template:UNebraska-Lincoln/magnific-popup&action=raw&ctype=text/css" />
 
          <link rel="stylesheet" type="text/css"
 
          href="https://2019.igem.org/wiki/index.php?title=Template:UNebraska-Lincoln/styles&action=raw&ctype=text/css" />
 
          <link rel="stylesheet" type="text/css"
 
          href="https://2019.igem.org/wiki/index.php?title=Template:UNebraska-Lincoln/swiper&action=raw&ctype=text/css" />
 
          <link rel="stylesheet" type="text/css"
 
          href="https://2019.igem.org/wiki/index.php?title=Template:UNebraska-Lincoln/ResetWiki&action=raw&ctype=text/css" />
 
         
 
    </head>
 
            <style>
 
                #top_title{
 
                    display: none;
 
                }
 
                #content{
 
                    width: 100%;
 
                }
 
.body-background{
 
  
width:100%;
 
height: 450px;
 
text-align: center;
 
border-radius: 20px;
 
opacity: 0.8;
 
background: url("https://2rdnmg1qbg403gumla1v9i2h-wpengine.netdna-ssl.com/wp-content/uploads/sites/3/2017/10/mrsa-650x450.jpg");
 
background-position: center;
 
background-size:cover ;
 
background-repeat: no-repeat;
 
}
 
 
.body-content{
 
position: relative;
 
width: 100%;
 
background-color: white;
 
height: auto;
 
padding-top: 50px;
 
 
}
 
.col-xs-12 p{
 
font-size: 15pt;
 
line-height: 1.5
 
}
 
 
.container {
 
padding-top: 100px;
 
display: flex;
 
flex-direction: column;
 
justify-content: flex-start;
 
}
 
 
.affix {
 
    top:0;
 
    width: 182 px;
 
    z-index: 9999 !important;
 
  }
 
 
 
  .affix #nav {
 
    width: 181 px;
 
  }
 
 
 
  .affix-row .affix + .col-xs-8 {
 
    margin-left: 212px;
 
  }
 
 
 
  .navbar {
 
    margin-bottom: 0px;
 
    font-size: 12pt;
 
  }
 
  .col-xs-8{
 
      padding-left:7%
 
  }
 
  #nav{
 
      background-color: white;
 
      border: white;
 
      position: absolute;
 
      font-weight: bold;
 
    font-size:14pt;
 
    display: block;
 
  }
 
 
 
  .nav-pills a{
 
      background-color: white;
 
      text-decoration: none;
 
  }
 
 
  .nav-pills li{
 
    line-height: 1.5;
 
  }
 
  .dropdown li{
 
 
    font-size: 13pt;
 
    line-height: 2.0
 
  }
 
 
  .body-background .background-text{
 
        padding-top: 180px;
 
        text-align: center;
 
 
  }
 
 
 
            </style>
 
 
<body>
 
        <div class="container">
 
                <div class="body-background">
 
                        <div class="background-text">
 
                                <h1 style="color: white;
 
                                font-weight: bold;
 
                                font-size: 40pt;">Project Description</h1>
 
                            </div>
 
                </div>
 
                <div class="body-content" data-spy="scroll" data-target=".navbar" data-offset="50">
 
           
 
                <div class="page-content">
 
                        <div class="row affix-row" style="margin-left: 0; margin-right: 0;">
 
                                <div class="col-xs-2"  data-spy="affix" data-offset-top="197">
 
                                  <nav id="nav" class="navbar navbar-inverse" >
 
                                    <div class="container-fluid">
 
                                      <div>
 
                                        <div class="collapse navbar-collapse" id="myNavbar">
 
                                          <ul class="nav nav-pills flex-column">
 
                                            <li><a href="#section1">Problem</a></li>
 
                                            <li><a href="#section2">Inspiration</a></li>
 
                                            <li class="dropdown">
 
                                                    <a class="dropdown-toggle" data-toggle="dropdown" href="#">Solution </a>
 
                                                  <ul class="dropdown">
 
                                                        <li><a href="#section31">Sensing</a></li>
 
                                                        <li><a href="#section32">Motility</a></li>
 
                                                        <li><a href="#section33">Killing</a></li>
 
                                                  </ul>
 
                                                </li>
 
                                            <li><a href="#section4">Impact</a></li>
 
                                            <li><a href="#section5">References</a></li>
 
                                           
 
                                           
 
                                          </ul>
 
                                        </div>
 
                                      </div>
 
                                    </div>
 
                                  </nav>
 
                                </div>
 
                               
 
                                <div class="col-xs-8">
 
                                  <div class="row">
 
                                    <div id="section1" class="col-xs-12">
 
                                      <h1>Problem</h1>
 
                                      <p>
 
                                            <i>Staphylococcus aureus</i> is a type of bacteria commonly found in hospitals, sports facilities,
 
                                            and even the bodies of healthy individuals (1). As many as one third of the population carries
 
                                            <i>S. aureus</i> in their nose, and about 20% of people carry <i>S. aureus</i> on the skin (1). While <i>S. aureus</i>
 
                                            does not normally cause severe problems, it can cause infections of the skin, blood, and soft tissues,
 
                                            with approximately 20,000 deaths reported in the United States in 2017 as a result of <i>S. aureus</i> infection (2).
 
                                            Methicillin-resistant <i>Staphylococcus aureus</i>, or MRSA, is a potent strain of <i>S. aureus</i> that is resistant to
 
                                            common antibiotic treatments (1). This resistance to conventional treatment makes MRSA infections difficult to
 
                                            combat, turning <i>S. aureus</i> into a much more deadly pathogen. To overcome antibiotic resistance, the medical
 
                                            community must find new ways to combat bacterial infection.
 
                                        </p>
 
                                    </div>
 
                                  </div>
 
                                  <div class="row">
 
                                    <div id="section2" class="col-xs-12">
 
                                      <h1>Inspiration</h1>
 
                                      <p>
 
                                            Our team was inspired by a 2013 paper by Hwang et al. titled “Reprogramming Microbes to be Pathogen-Seeking Killers” (3).
 
                                            Hwang et al. engineered <i>E. coli</i> to detect and fight <i>Pseudomonas aeruginosa</i> infections using a seek-and-kill technique.
 
                                            Their design is modular, which makes it possible to use their approach to target different bacteria. We found that the
 
                                            rise of antibiotic resistant bacteria makes it increasingly vital to find new treatments, which inspired us to adapt the
 
                                            system devised by Hwang et al. to target methicillin-resistant <i>Staphylococcus aureus</i>, or MRSA.
 
                                        </p>
 
                                    </div>
 
                                  </div>
 
                                  <div class="row">
 
                                    <div id="section31" class="col-xs-12">
 
                                      <h1>Sensing</h1>
 
                                      <p>
 
                                            Quorum sensing is a method of cell communication that uses small molecules to regulate gene expression (4). Gram-positive
 
                                            and Gram-negative use different small molecules to accomplish quorum sensing; Gram-positive species use autoinducing peptides
 
                                            (AIP) while Gram-negative species use acyl homoserine lactones (AHL) (4). Our target species, <i>Staphylococcus aureus</i>,
 
                                            uses four forms of AIP in the accessory gene regulator (<i>agr</i>) quorum sensing system. In the <i>agr</i> system, the genes agrA and
 
                                            agrC code for proteins that detect AIP produced by neighboring <i>S. aureus</i> and activate the P2 promoter in response (5).
 
                                    </p>
 
                                    <p>     
 
                                            Our project builds on BBa_K1022100, a BioBrick that combines agrA and agrC from the <i>agr</i> sensing system with green
 
                                            fluorescent protein under a pBAD promoter. We found that the wild-type AgrA and AgrC proteins contain amino acids not
 
                                            present in BBa_K1022100, and we aim to modify and potentially improve the existing part by introducing these missing
 
                                            amino acids. The P2 promoter used in BBa_K1022100 is also missing base pairs found in the binding site region of the
 
                                            wild-type P2 sequence. We plan to reintroduce these binding sites by using a more complete P2 promoter sequence to
 
                                            improve GFP production in the original BioBrick. Lastly, sarA is a transcriptional activator found in <i>S. aureus</i>
 
                                            that is believed to activate expression of genes in the <i>agr</i> system (6). We will introduce the sarA gene to further
 
                                            improve the effectiveness of the <i>agr</i> system.
 
                                    </p>
 
                                    </div>
 
                                  </div>
 
                                  <div class="row">
 
                                        <div id="section32" class="col-xs-12">
 
                                          <h1>Motility</h1>
 
                                          <p>
 
                                                Chemotaxis is the movement of a cell towards or away from a chemical stimulus based on concentration, either from
 
                                                high to low or from low to high (7). In our system, AIP will provide the chemical gradient necessary to move <i>E. coli</i>
 
                                                in the direction of <i>S. aureus</i>. Chemotaxis is influenced by the post-translation modulation of the CheY and CheZ
 
                                                proteins; however, there is an issue of potential overexpression that can lead to the inhibition of chemotaxis (3).
 
                                                In order to combat this issue, we will be implementing a degron, a sequence of amino acids responsible for protein
 
                                                degradation, to control CheZ expression (3). We will attach the YbaQ degron to CheZ’s C-terminus, much like the
 
                                                application used by the Hwang et al. study in 2013 (3). To demonstrate the functionality of chemotaxis in our system,
 
                                                we will first use a pBAD promoter to trigger chemotaxis. If successful, we will replace the pBAD promoter with a P2
 
                                                promoter which is activated by the <i>agr</i> system. This will ignite chemotaxis in the presence of AIP, moving the <i>E. coli</i> towards <i>S. aureus.</i>
 
                                            </p></div>
 
                                      </div>
 
                                      <div class="row">
 
                                        <div id="section33" class="col-xs-12">
 
                                            <h1>Killing</h1>
 
                                            <p>
 
                                                    Bacteriocins are small antimicrobial peptides (AMPs) produced by bacteria to kill or inhibit other bacteria.
 
                                                    Many AMPs are currently under study as potential alternatives to antibiotic treatment due to the rise of antibiotic
 
                                                    resistance. One such AMP is garvicin KS, a bacteriocin produced by <i>Lactococcus garvieae</i>, a bacterial species
 
                                                    found in raw milk. Garvicin KS is effective against <i>S. aureus</i> and other Gram-positive bacteria, and is more potent
 
                                                    than many other bacteriocins (8). Mature garvicin KS is composed of three polypeptides encoded by three genes:
 
                                                    GakA, GakB, and GakC (9). By placing these genes into an <i>E. coli</i> chassis, we plan to use <i>E. coli</i> to produce
 
                                                    garvicin KS. As <i>E. coli</i> is a Gram-negative bacterium, additional steps must be taken to ensure that the
 
                                                    garvicin KS peptides can be secreted from the cell. We have chosen a novel signal peptide first constructed
 
                                                    in a 2017 paper by Han et al. to assist with secretion of the garvicin KS peptides (10). This peptide tags
 
                                                    proteins for secretion by the Sec pathway, a pathway used by <i>E. coli</i> to secrete proteins into the periplasm
 
                                                    and outer membrane (10).
 
                                                </p>
 
                                        </div>
 
                                          </div> <div class="row">
 
                                                <div id="section6" class="col-xs-12">
 
                                                  <h1>Impact</h1>
 
                                                  <p>
 
                                                        Our system has the potential to be used both in vivo and in vitro to combat MRSA planktonic cells and biofilms.
 
                                                        Many bacteria produce biofilms, which are collections of cells attached to a surface and the extracellular matrix
 
                                                        that encases these cells (11). Biofilms provide protection to the bacteria within and are often resistant to
 
                                                        antibiotic treatment, which further compounds the issue of antibiotic resistance (12). One possible solution
 
                                                        is the use of antimicrobial peptides such as garvicin KS, which have been shown to be more effective towards
 
                                                        biofilms than traditional antibiotics (13). Our three module system first uses quorum sensing to detect AIP
 
                                                        produced by MRSA biofilms and planktonic cells. Detection of AIP simultaneously triggers chemotaxis and the
 
                                                        production of garvicin KS. The use of chemotaxis allows our <i>E. coli</i> to seek out and move towards biofilms and
 
                                                        planktonic cells, releasing garvicin KS near the source and maximizing effectiveness. Potential applications
 
                                                        of the system include detecting and killing MRSA infections in the body as well as disinfecting medical or
 
                                                        sports equipment.
 
                                                    </p>
 
                                                </div>
 
                                              </div> <div class="row">
 
                                                    <div id="section7" class="col-xs-12">
 
                                                      <h1>References</h1>
 
                                                      <ol>
 
                                                            <li>
 
                                                                Staphylococcal infections [Internet]. Merck Manuals; [updated 2017 Sept; cited 2019 Jun 28].
 
                                                                Available from:
 
                                                                    https://www.merckmanuals.com/professional/infectious-diseases/gram-positive-cocci/staphylococcal-infections
 
                                                                </a>
 
                                                            </li>
 
                                           
 
                                                            <li>
 
                                                                Staph infections can kill [Internet]. Centers for Disease Control and Prevention (US); [updated 2019 Mar 22; cited 2019 Jun 28].
 
                                                                Available from: https://www.cdc.gov/vitalsigns/staph/index.html">https://www.cdc.gov/vitalsigns/staph/index.html</a>             
 
                                                            </li>
 
                                           
 
                                                            <li>
 
                                                                Hwang IY, Tan MH, Koh E, Ho CL, Poh CL, Chang MW. Reprogramming microbes to be pathogen-seeking killers. ACS Synth Biol. 2013;3(4):228-237.
 
                                                                <a href="https://doi.org/10.1021/sb400077j"></a>
 
                                                            </li>
 
                                           
 
                                                            <li>
 
                                                                Rutherford ST, Bassler, B. L. Bacterial quorum sensing: its role in virulence and possibilities for its control.
 
                                                                Cold Spring Harb Perspect Med. 2012;2(11).
 
                                                            </li>
 
                                           
 
                                                            <li>
 
                                                                Tan L, Li SR, Jiang B, Hu, XM, Li S. Therapeutic targeting of the <i>Staphylococcus aureus</i> accessory gene regulator
 
                                                                (agr) system. Front Microbiol. 2018;9(55).
 
                                                            </li>
 
                                           
 
                                                            <li>
 
                                                                Cheung AL, Zhang G. Global regulation of virulence determinants in <i>Staphylococcus aureus</i> by the SarA protein
 
                                                                family. Front Biosci. 2002;7:1825-1842.
 
                                                            </li>
 
                                           
 
                                                            <li>
 
                                                                Wang Y, Chen CL, Iijima M. Signaling mechanisms for chemotaxis. Dev Growth Differ. 2011;53(4):495-502.
 
                                                            </li>
 
                                                           
 
                                                            <li>
 
                                                                Chi H, Holo H. Synergistic antimicrobial activity between the broad spectrum bacteriocin garvicin KS and nisin,
 
                                                                farnesol, and polymyxin B against Gram-positive and Gram-negative bacteria. Curr Microbiol. 2018;75(3):272-277.
 
                                                            </li>
 
                                           
 
                                                            <li>
 
                                                                Ovchinnikov KV, Chi H, Mehmeti I, Holo H, Nes IF, Diep, DB. Novel group of leaderless multipeptide
 
                                                                bacteriocins from Gram-positive bacteria. Appl Environ Microbiol. 2016;82(17):5216-5224.
 
                                                            </li>
 
                                           
 
                                                            <li>
 
                                                                Han S, Machhi S, Berge M, Xi G, Linke T, Schoner R. Novel signal peptides improve
 
                                                                the secretion of recombinant <i>Staphylococcus aureu</i>s alpha toxin H35L in <i>Escherichia coli</i>. AMB Expr. 2017;7(93).
 
                                                            </li>
 
                                           
 
                                                            <li>
 
                                                                Lopez D, Vlamakis H, Kolter R. (2010). Biofilms. Cold Spring Harb Perspect Biol. 2010;2(7).
 
                                                            </li>
 
                                           
 
                                                            <li>
 
                                                                Ciofu O, Rojo-Molinero E, Macia MD, Oliver A. (2017). Antibiotic treatment of biofilm infections. APMIS. 2017;125(4).
 
                                                            </li>
 
                                           
 
                                                            <li>
 
                                                                Mathur H, Field D, Rea MC, Cotter PD, Hill C, Ross RP. (2018). Fighting biofilms with lantibiotics and other groups of
 
                                                                bacteriocins. NPJ Biofilms Microbiomes. 2018;4.
 
                                                            </li>
 
                                                        </ol>
 
                                                      </div>
 
                                                  </div>
 
                                 
 
                                   
 
                            </div>
 
                                   
 
                               
 
                                </div>
 
                                 
 
                               
 
                              </div>
 
                <div>
 
          </div> 
 
    </body>
 
 
    <script>
 
            $("#nav ul li a[href^='#']").on('click', function(e) {
 
       
 
        // prevent default anchor click behavior
 
        e.preventDefault();
 
       
 
        // store hash
 
        var hash = this.hash;
 
       
 
        // animate
 
        $('html, body').animate({
 
            scrollTop: $(hash).offset().top
 
          }, 1000, function(){
 
       
 
            // when done, add hash to url
 
            // (default click behaviour)
 
            window.location.hash = hash;
 
          });
 
       
 
        });
 
          </script>
 
</html>
 

Revision as of 03:15, 21 October 2019