A group of people sitting together

נעמה ברנר

Brenner
פרופסור חבר
טלפון:
8293578
nbrenner@technion.ac.il
חדר:
368
קישורים:

מידע אישי

Ph.D. 1996, Technion-Israel Institute of Technology

תחומי מחקר

ביופיסיקה תיאורטית של תאים ואוכלוסיות: שונות בין פרטים ותהליכים דינאמיים

נושאי מחקר

שונות פנוטיפית באוכלוסיות תאים מתחלקות
שונות בין פרטים היא תכונה בסיסית של אוכלוסיות בכל רמות הארגון הביולוגיות. אנו חוקרים שונות פנוטיפית (לא-גנטית) באוכלוסיות מיקרואורגניזמים, תוך שילוב ניסוי ותיאוריה ובשיתוף פעולה עם מעבדות בטכניון ומחוץ לו (ארז בראון, פיסיקה, הטכניון; חנא סלמן, פיסיקה, פיטסבורג). תשומת לב מיוחדת מוקדשת לתכונות המבדילות אוכלוסיה ביולוגית מצבר סטטיסטי: חלוקת תאים ותורשה. אנו מתארים נסיונית את פילוגי חלבון באוכלוסיות מתחלקות במצב עמיד ובמצבים חולפים, וחוקרים את מידת האוניברסאליות של פילוגים אלה בין תנאים שונים ובין אורגניזמים שונים. אנו חוקרים תיאורטית את התהליכים העומדים בבסיס התפלגויות החלבון, ואת משמעות הפילוגים הללו לתיפקוד האוכלוסיה בסביבות מאתגרות.
אדפטציה תאית לחיווט מחדש של מערכת הבקרה בשמרים
זהו שיתוף פעולה עם ארז בראון מהמחלקה לפיסיקה בטכניון, חלק מפרויקט רחב אשר שותפות בו גם קבוצות נוספות. תאי שמר עוברים חיווט-מחדש סינטטי כך שגן מסוים הופך להיות מבוקר על ידי מערכת בקרה זרה לו. פעולה זו מחקה אירועי “גיוס גנים” הקורים באופן ספונטני באבולוציה והמהווים כוח מניע חשוב להיווצרות פנוטיפים חדשים. התאים במעבדה נחשפים לתנאים המהווים אתגר בלתי מוכר ובלתי צפוי למערכת הבקרה. מצאנו כי התאים המחווטים מחדש מסתגלים לאתגר תוך זמן קצר (~ 10 דורות), הסתגלות שאיננה מושרית על ידי מוטציות אקראיות אך נשארת יציבה למשך מאות דורות. כפי הנראה זוהי הסתגלות מורכבת המושרית באופן דינמי על ידי מגוון של מנגנונים ברמת התא והאוכלוסיה. אנו חוקרים את תפקידם של שונות פנוטיפית באוכלוסיה, ביטוי גנטי גלובלי ומנגנונים נוספים על תופעה זו, אשר לדעתנו מייצגת את הפלסטיות של מערכת הבקרה באבולוציה.
אינטראקציה קואופרטיבית בין מיקרואורגניזמים
תאים (ומיקרואורגניזמים בפרט) מבצעים אינטראקציה ביניהם על ידי איתות ישיר וכן באופן עקיף דרך סביבתם המשותפת. אינטראקציות אלה נישאות  על ידי תוצרים של ביטוי גנטי ומטבוליזם תאי. אנו מתעניינים בקשר שבין שתי הרמות הללו: השפעת התהליכים התאיים, דרך האינטראקציות, על דינמיקה ואבולוציה של אוכלוסיות. תורת המשחקים ומערכות דינמיות לא-ליניאריות הם הכלים העיקריים המשמשים אותנו במחקר זה.
תגובה מסתגלת של תאים לאותות
תאים חשים את סביבתם ומגיבים אליה באופן מסתגל. תגובות מסתגלות נותנות מענה לסביבה המשתנה על פני טווח רחב מאד של ערכים וזמנים אופייניים. אנו חוקרים תגובה תאית מסתגלת במסגרת תיאורטית כללית המאפשרת זיהוי של מאפיינים אוניברסאליים, המשותפים למערכות רבות, והבדלתם ממאפיינים ספציפיים יותר. בפרט אנו חוקרים מנגנונים קינטיים התומכים בהגדלת תחום דינמי של תגובה ובעיבוד אותות בעלי סקלות זמן מרובות.