Keemia ja biotehnoloogia instituut

Oleme Tallinna Tehnikaülikooli keemia ja biotehnoloogia teaduskonna toidutehnika ja inseneribioloogia labor. Meie uurimistöö on keskendunud globaalsele bioloogilise jätkusuutlikkuse väljakutsetele, sealhulgas toidu ja sööda, aga ka biokeemiliste ainete ja materjalide kestlikule tootmisele. Oma töös arendame uusi biopõhiseid protsesse, kus kasutame rakuvabrikuid erinevate orgaaniliste jäätmete, näiteks toidu- ja puidutööstuse jäätmete, muundamiseks lisandväärtusega toodeteks.

Tuginedes oma uurimisrühma multidistsiplinaarsetele oskustele, oleme loonud rakutehase projekteerimise ja bioprotsesside optimeerimise tsükli Design-Build-Test-Learn. Uute rakuvabrikute loomisel kasutame metaboolset modelleerimist; töötame välja uusi sünteetilise bioloogia tööriistu rakuvabrikute tõhusamaks konstrueerimiseks; ja kasutame protsessi iseloomustamiseks ja optimeerimiseks meie labor-skaalas bioreaktori platvormi. Lisaks kasutame 3D printimist „elavate materjalide” arendamiseks, mis parandavad biotehnoloogial põhinevaid tootmisprotsesse.

Neid lähenemisviise kombineerides on meie eesmärk tõlkida fundamentaalteaduslikud tulemused tööstuslikes biotehnoloogia rakendustes, ehitades tõhusamaid tootja-rakke. Arendame koos oma rahvusvaheliste ja kohalike partneritega ringmajanduse kõiki väärtusahelaid, et tagada minimaalse jäätmevooga lisandväärtusega toodete jätkusuutlik tootmine.

GRUPI KODULEHT

Liikmed:

Uurimisrühma juht: Prof. Petri-Jaan Lahtvee
Teadlased: Dr. Srdjan Gavrilovic (teadur), Dr. Rahul Kumar (vanemteadur), Dr. Juliano Sabedotti de Biaggi (teadur), Dr. Nemailla Bonturi (vanemteadur) 
Uurimisrühma liikmed: Sadia Khalid (biotehnoloogia spetsialist), Aleksandr Illarionov (bioinformaatik), Kaisa Orgusaar (biotehnoloogia spetsialist)
Doktorandid: Alina Rekena, Henrique S. D. R. Hamacek, Abdullah Nasir, Subhasis Behera
Magistrandid: Kristjan Pals, Kerit-Lii Joasoon, Kristin Antoi, Oksana Tingajeva, Andrei Jepifanov
Bakalaureuse tudengid: Katrin Saar
Külalistudengid: Anvarshu Gopal, Hoang Ahn Nguyen

Olulisemad projektid: 

1. Bioloogia digitaliseerimise keskus ETIS (lühidalt DigiBio)
2. Pärmidel põhinevad lahendused kestlike lennukikütuste tootmiseks ETIS (lühidalt YAF)
3. Uudsed 3D prinditavad rakuvabrikud oleokemikaalide tootmiseks ETIS

Link publikatsioonidele 

Peamised teemad, millega uurimisgrupp tegeleb, on toitumisharjumuste ja tervise vaheliste seoste uurimine kaasaegsete meetoditega in vitro ja toitumiskatsetes. Uurmistöö põhirõhk on kiudainete lagundamisel soolekoosluste poolt. Koostöös TAI-ga töötatakse välja ja uuendatakse Eesti toitumis-, toidu- ja liikumissoovitusi. Mikrobioota ja toitumise vaheliste seoste leidmine võimaldab välja töötada personaalseid toitumiskavasid ja arendada toiduainete tehnoloogiaid, mis aitavad vältida pahaloomuliste protsesside arengut seedetraktis ning seeläbi parandada inimeste tervist ja heaolu.

Uurimisgrupi töö eesmärgiks on:

1. leida seosed soolemikrobioota, toitumise ja tervisenäitajate vahel,
2. analüüsida soolebakterite ainevahetust (ainevahetusmudelite arendus)
3. tuvastada seedetrakti mikrobioota ja selle ainevahetuse muutusi erinevate haiguste korral
4. arendada uusi tehnoloogiaid mikrobiootal põhinevate ravipreparaatide tootmiseks (nii bakter- kui ka bakteriviiruste ehk faagide baasil)
5. arendada tehnoloogiaid mikrobioomisõbralike toiduainete tootmiseks

Uuringute läbiviimiseks kasutame:

1. kultiveerimismeetodeid mikroorganismide kasvatamiseks ja faagide (bakteriviiruste) paljundamiseks (mikroliiter mahust kuni läbivoolukultiveerimiseni bioreaktorites)
2. muutuvstaatseid kultiveerimismeetodeid mikroobikultuuride ja koosluste (omaduste) kirjeldamisel ja tootmisprotsessi optimeerimisel,
3. instrumentaalanalüüsi meetodeid, sh. HPLC, GC (sh mikro-GC), UPLC eraldi või koos mass-spektromeetriaga mikroobsete ainevahetusproduktide ja toidu koostise määramiseks,
4. DNA-järjestuste analüüsi mikroobikooslusluste tuvastamiseks,
5. Planeerime ja viime läbi toitumisuuringuid, kogume metaandmeid (tervise- ja toitumiseküsimustikud, toidupäevikud jm), analüüsime toidu, soolekoosluste ja tervise vahelisi seoseid statistiliste meetoditega ja indiviidi tasemel.

Link uurimisprojektidele

Liikmed: 

Uurimisrühma juht: Dr. Kaarel Adamberg
Teadlased: Dr. Signe Adamberg, Dr. Tagli Pitsi (vanemlektor), Dr. Robert Risti (teadur), Kristo Abner (teadur), Taivo Lints (insener), Indrek Morell (insener)
PhD tudengid: Lalit Kumar
BSc tudengid: Hanna-Liisa Taats ja Jekaterina Lissovskaja.

Link publikatsioonidele

Meie rühma uurimisfookuseks on taim-patogeen interaktsioonide geneetilised, molekulaarsed ning rakubioloogilised aspektid. Oma uurimistöös kasutame peremeestaimedena eelkõige erinevaid kõrrelisi ning mudeltaimi - müürlooka ja tubakaid.

Uue põlvkonna sekveneerimismeetodite abil identifitseerime ja iseloomustame kõrrelistest kultuurtaimi nakatavaid viiruseid Eestis ning naabermaades. Koordineerime EUPHRESCO ERA-Net projekti “Teravilju nakatavate viiruste epidemioloogia ja diagnoosimine”, milles osaleb 24 rahvusvahelist partnerorganisatsiooni.

Uurime sobemoviiruste liike. Kuulume “Rahvusvaheline Viiruste Taksonoomia Komitee” Solemoviridae uurimisrühma ning seoses PARROT projektiga “Sobemoviiruste tekkimine ja lahknemine“ teeme koostööd “Prantsuse Säästva Arengu Riikliku Uurimisinstituudiga“.

Taimede molekulaarbioloogia valdkonnas uurime CRISPR/Cas9 tehnoloogia abil translatsiooni ning RNA vaigistamise supressiooniga seotud ABCE valke.

Osaleme EEA-RESEARCH-64 projektis “Raiheina kohanemisvõime ja vastupidavuse parandamine ohutute ja säästvate toidusüsteemide jaoks CRISPR/Cas9 tehnoloogia abil”, mis on finantseeritud EMP Balti teaduskoostöö programmi raames. Partneriteks on Läti Ülikool, Norra Loodusteaduste Ülikool (NMBU) ning Leedu Põllumajanduse ja Metsanduse Uurimiskeskus. Raihein (Lolium perenne) on Euroopas domineeriv söödarohuliik kuna omab kõrget toiteväärtust ja suurt taastumisvõimet. Võrreldes teiste jahedas kliimas kasvavate söödarohuliikidega, on raihein vähem konkurentsivõimeline kasvatamiseks Põhjamaade- / Läänemere piirkonnas. Kasutades CRISPR-põhist täppisaretust plaanime kindlaks teha geenid, mis on seotud põua- ja külmataluvusega ning biomassi kasvu mehhanismidega. Sööda tootmise parandamise kaudu saavad piima- ja lihatööstus otsest kasu ning seetõttu aitab see projekt kaasa jätkusuutlike toidusüsteemide loomisele.

Koordineerime EMP projekti „Uuenduslik platvorm Eesti-Norra bioinformaatika ja geenide täppismuutmise teaduspõhiseks õpetamiseks“, kus partneriks on Norra Loodusteaduste Ülikool (NMBU). Aastal 2022 toimus bioinformaatika kursus Norras, nii TalTech’i kui ka NMBU tudengitele. Järgmisel aastal toimub sarnane kursus, mis käsitleb CRISPR/Cas tehnoloogiat, meie ülikoolis.

Teeme koostööd Eesti Taimekasvatuse Instituudiga töötamaks välja kaasaegseid täppisaretus- ja genotüpiseerimismeetodeid (CRISPR/Cas, SSR, KASP, SNPs) odra aretusmaterjali kiireks ja kuluefektiivseks genoomipõhiseks selekteerimiseks.

Koostöös Meresüsteemide Instituudiga iseloomustame Rootsi järvedest pärit rohevetikaliiki.

Taimebioloogia infrastruktuuri projekti raames (TAIM) pakume kahte teenust:

• Taimede viiruslike haiguste põhjustajate tuvastamine uue põlvkonna sekveneerimise abil.
• Taimegenoomi või taimeviiruse genoomi täppismuutmine kasutades CRISPR/Cas9 tehnoloogiat.

GRUPI KODULEHT

Uurimisrühma liikmete loetelu:

Cecilia Sarmiento – vanemteadur, uurimisrühma juht
Triin Vahisalu – vanemteadur
Irena Jakobson - teadur
Lenne Nigul – insener
Signe Nõu – insener
Kairi Kärblane – insener
Ferenz Sustek – doktorant, nooremteadur
Anna Ivanova-Pozdejeva – doktorant (koos Eesti Taimekasvatuse Instituudiga)
Evelyn Pil - doktorant (koos Meresüsteemide Instituudiga)
Mirjam Nuter - magistrant
Greete Urvak - magistrant
Grete Jõgisoo  - magistrant (koos Eesti Taimekasvatuse Instituudiga)
Marlene Kaljumäe - magistrant (koos Meresüsteemide Instituudiga)
Pille Leesmäe  - magistrant (koos Meresüsteemide Instituudiga)
Laura Johanna Kadak - magistrant (koos Meresüsteemide Instituudiga)
Katariina Laretei – magistrant (koos Meresüsteemide Instituudiga)
Mihhail Drozdov - bakalaureuse üliõpilane
Mariliis Pukk – bakalaureuse üliõpilane (koos Meresüsteemide Instituudiga)

Jakobson, L.; Mõttus, J.; Suurväli, J.; Sõmera, M.; Tarassova, J.; Nigul, L.; Smolander, O.P. and Sarmiento, C. (2024). Phylogenetic insight into ABCE gene subfamily in plants. Frontiers in Genetics, 15, 1408665. DOI: 10.3389/fgene.2024.1408665

Ghafari, M., Sõmera, M., Sarmiento, C., Niehl, A., Hébrard, E., Tsoleridis, T., Ball, J., Moury, B., Lemey, P., Katzourakis, A. and Fargette, D. (2024). Revisiting the origins of the Sobemovirus genus: A case for ancient origins of plant viruses. PLoS Pathogens, 20(1), e1011911. DOI: 10.1371/journal.ppat.1011911

Frei, M.; Sarmiento, C.; Kärblane, K.; Niehl, A.; & Sõmera, M. (2023). Sequencing and biological characterization of historical cynosurus mottle virus isolates from Germany. Archives of Virology, 168(10), 265. DOI: 10.1007/s00705-023-05893-5

Cardi, T.; Murovec, J.; Bakhsh, A.; Boniecka, J.; Bruegmann, T.; Bull, S.E.; Eeckhaut, T.; Fladung, M.; Galovic, V.; Linkiewicz, A. and Lukan, T. (2023). CRISPR/Cas-mediated plant genome editing: outstanding challenges a decade after implementation. Trends in Plant Science, 28(10), 1144-1165. DOI: 10.1016/j.tplants.2023.05.012

Jaślan, J; Marten, I.; Jakobson, L.; Arjus, T.; Deeken, R.; Sarmiento, C.; De Angeli, A.; Brosché, M.; Kollist, H.; Hedrich, R. (2023) ALMT‐independent guard cell R‐type anion currents. New Phytologist, 239(6), 2225-34. DOI: 10.1111/nph.19124

Sustek-Sánchez, F.; Rognli, O. A.; Rostoks, N.; Sõmera, M.; Jaškūnė, K.; Kovi, M. R.; Statkevičiūtė, G.; Sarmiento, C. (2023). Improving abiotic stress tolerance of forage grasses – prospects of using genome editing. Frontiers in Plant Science, 14. DOI: 10.3389/fpls.2023.1127532

Merits, A.; Abroi, A.; Kurg, R.; Žusinaite, E.; Truve, E.; Sarmiento, C.; Sõmera, M.; Saar, T.; Viltrop, A.; Lutsar, I.; Avi, R.; Karki, T.; Huik, K.; Kõljalg, S.; Brilene, T.; Roots, I.; Inno, H. (2022). Üldine ja Meditsiiniline viroloogia. Tartu: Tartu Ülikooli kirjastus [ilmumas].

Guarino, F.; Cicatelli, A.; Castiglione, S.; Galea Agius, D. R; Orhun, G. E.; Fragkostefanakis, S.; Leclercq, J.; Dobránszki, J.; Kaiserli, E.; Lieberman-Lazarovich, M.; Sõmera, M.; Sarmiento, C.; Vettori, C.; Paffetti, D.; Poma, A. M. G.; Moschou, P. N.; Gašparović, M.; Yousefi, S.; Vergata, C.; Berger, M. ... Martinelli, F. (2022). An epigenetic alphabet of crop adaptation to climate change. Frontiers in Genetics, 13, 818727−818727. DOI: 10.3389/fgene.2022.818727.

Sõmera, M.; Fargette D.; Hébrard, E.; Sarmiento, C.; ICTV Report Consortium (2021). ICTV Virus Taxonomy Profile: Solemoviridae. Journal of General Virology, 102 (12). DOI: 10.1099/jgv.0.001707.

Sarmiento, C.; Sõmera, M.; Truve, E. (2021). Solemoviruses (Solemoviridae). In: Bamford, D.; Zuckerman, M. (Ed.). Encyclopedia of Virology, 4th edition. Elsevier. DOI: 10.1016/B978-0-12-814515-9.21288-5.

Mõttus, J.; Maiste, S.; Eek, P.; Truve, E.; Sarmiento, C. (2021). Mutational Analysis of Arabidopsis thaliana ABCE2 Identifies Important Motifs for its RNA Silencing Suppressor Function. Plant Biology, 23 (1), 21−31. DOI: 10.1111/plb.13193.

Sõmera, M.; Massart, S.; Tamisier, L.; Sooväli, P.; Sathees, K.; Kvarnheden, A. (2021). A Survey Using High-Throughput Sequencing Suggests That the Diversity of Cereal and Barley Yellow Dwarf Viruses Is Underestimated. Frontiers in Microbiology , 12. DOI: 10.3389/fmicb.2021.673218.

Sõmera, M.; Kvarnheden, A.; Desbiez, C.; Blystad, D.-R.; Sooväli, P.; Kundu, J. K.; Gantsovski, M.; Nygren, J.; Lecoq, H.; Verdin, E.; Spetz, C.; Tamisier, L.; Truve, E.; Massart, S. (2020). Sixty Years after the First Description: Genome Sequence and Biological Characterization of European Wheat Striate Mosaic Virus Infecting Cereal Crops. Phytopathology, 110, 68−79. DOI: 10.1094/PHYTO-07-19-0258-FI.

Meie grupp on pühendatud toidu ja selle keerulise koostise, struktuuri ja käitumise uurimisele. Kogemustega õppejõud ja tipptasemel seadmed pakuvad üliõpilastele suurepäraseid võimalusi praktilise kogemuse saamiseks toidukeemia, toitumise, mikrobioloogia, toidu maitse, (bio)tehnoloogia ja muude valdkondade alal. Koos uuritakse töötlemistehnikate mõju toidu kvaliteedile, toiteväärtusele ja sensoorsetele omadustele ning arendatakse innovaatilisi lahendusi toiduohutuse, jätkusuutlikkuse ja tervislikkuse parandamiseks. Liitu meiega, et avastada, milline teadus on toidu taga!

Teadustöö põhisuunad

• Fermentatsiooni ja biotehnoloogia protsessid toiduresursside väärindamisel
• Lõhna- ja maitseteadus,  füüsikalis-keemilised uuringud
• Toitumine ja toidu-oomika inimese mikrobioomi uuringutes
• Toidusüsteemid ja stabiilsus

Liikmed

Uurimisrühma juht: Dr. Kristel Vene (vanemlektor)
Teadlased: Prof. Katrin Laos (kaasprofessor), Ildar Nisamedtinov (vanemlektor), Toomas Paalme (vanemteadur), Tiina Randla (lektor), Allan Olspert (vanemteadur), Inga Sarand (dotsent), Tiina Lõugas 
Doktorandid: Lachinkhanim Huseynli, Rifladi Lutfi, Hidde Yael Berg, Õnnela Luhila, Anna Angerjas, Atefeh Asadi, 

Olulisemad publikatsioonid:

Kristel Vene

Inga Sarand

Katrin Laos

Ildar Nisamedtinov