Illimar Altosaar

Carte électronique

Illimar Altosaar
Professeur

BSc, Université McGill
Doctorat, Université du Colombie Britannique
NATO Fellow (Imperial College of Science, Technology & Medicine, London, UK)
Nestle Research Centre (Lausanne/Tours 1999-2000)
Microbial Biofilm Centre (UNSW Sydney 2006-07)
Scripps Research Institute (La Jolla 2013-14)

Pièce : Pavillon Roger Guindon, pièce 4232 (bureau), 4251 (laboratoire)
Bureau : 613-562-5800 poste 6371 (office), 6375 (lab)
Courriel personnel : altosaar@uottawa.ca

Biographie

Intérêts de recherches

La moléculture des protéines

Production de protéines recombinantes dans les plantes transgéniques : Les protéines fabriquées par la moléculture sont non seulement exemptes de contamination virale mais bénéficient également d'un meilleur rendement de production. L'ADN complémentaire encodant pour des polypeptides d'importance commerciale est cloné dans des vecteurs de transformation de plantes appropriés. Notre laboratoire développe une production biologique bon marché, sûre et à grande échelle de protéines d'origine végétale dans des compartiments de semences transgéniques. Les protéines d'intérêt (POI) comprennent des biocatalyseurs, des facteurs de croissance, des protéines ayant une activité antimicrobienne ainsi que des antigènes vaccinaux. Le laboratoire du professeur Altosaar utilise les domaines peptidiques riches en tryptophane afin de cibler spécifiquement les POI dans les cellules endospermiques. Cette caractéristique permet à la fois d’optimiser la synthèse et l’extraction de la POI.

(voir la vidéo du Dr Perez sur le site de dépôt des granules d'amidon)

Publications sélectionnées :

  • Altosaar I, Loit E, Greenham TJ, Hansen AE. Anhydrous strategies for separating purifying and commercializing recombinant proteins – New frontiers in aqueous-free extraction. Plant Based Vaccines Antibodies Biologics Meeting, University of Latvia, Riga, 10-12 June 2019.
  • Greenham TJ, Altosaar I. 2018. Wheat puroindolines tether to starch granule surfaces in puroindoline-null (Pin-null) plants. J. Cereal Science 79: 286-293 doi.org/10.1016/j.jcs.2017.06.001
  • Wan S, Truong-Trieu V, Ward TL, Whalen JK, Altosaar I. 2017. Advances in the use of genetically modified biomass for biodiesel generation. Biofuels Bioprod Bioref. 11:749–764 invited review.  DOI: 10.1002/bbb.1777
  • US 2016/0251396 A1 Methods for Separating and Purifying Endogenous, Exogenous and Recombinant Proteins/peptides from Plants and Animals using Aqueous-free, Anhydrous Strategies, Published: Sep 1, 2016, Inventors I Altosaar, T Greenham. PCT application.
  • Boukebbous K, Moresco JJ, Yates JR III, Altosaar IProtein extraction efficiency of soft and hard seeds using the Precellys lysing kits for MudPIT proteomics (388 KB). 2014. Bertin Technol Appl Note 03712-810-DU084_Protein_Seeds_MedHealth_US
  • Greenham T, Altosaar I. 2013. Molecular strategies to engineer transgenic rice seed compartments for large-scale production of plant-made pharmaceuticals (251 KB). Methods in Molec Biol 956: 311-326. DOI: 10.1007/978-1-62703-194-3_22

Solaromique

Le laboratoire Altosaar étudie la surface du granule d'amidon depuis 1984. Depuis peu, l’étude de la surface du granule solide est devenu un sujet intense de recherche dans le domaine bioénergétique. Le groupe du professeur Altosaar considère l'amyloplaste comme une source importante de combustible solide stockant l'énergie solaire sous forme de carbone fixe.

Initialement découvert dans notre laboratoire, les protéines associées aux granules d'amidon (SGAP) sont illustrées par la figure ci-dessous. Caractérisés par deux types de morphologie (type A et type B) et la présence de « halos » (Fig. 7), nos efforts de recherche se concentrent sur la caractérisation du protéome des SGAP et ce en utilisant des stratégies génétiques biochimiques et moléculaires avancées.

Nos résultats démontrent que ces protéines ne sont pas déposées de manière « aléatoires » à la surface des SGAP. Nos résultats indiquant que la puroindoline (Pin), une protéine associée aux granules d'amidon arborant un domaine de liaison unique riche en tryptophane, régule 25 % de l'huile dans le blé indique clairement l’importance d’étudier les SGAP dans les processus de production de biomasse et de biodiesel. 

section oat, rapeseed and starch granules

Figure 5- WGA-treated cryostat section of Candle rapeseed, counterstained with Fast Green, showing fluorescent lectin binding to the seed coat mucilage (arrow). No specific fluorescence is visible in the cotyledon (C). 6- LCA-treated section of oat showing lectin binding to starch granules (S). No fluorescence is visible in the embryo (E) or in the endosperm matrix surrounding each compound starch granule. 7- LCA-treated GMA section of starch granules from wheat showing growth rings (arrowhead) in the large type A granules. Lectin binding also occurs in the smaller type B granules (arrow) but no growth rings are visible. “Halos” are discernible around both types of granules. 8- WGA binding to fungal hyphae penetrating the pericarp (arrow) and packed between the cuticular layers of the testa (arrowhead) of wheat. Fluorescence in the aleurone cells (A) is autofluorescence, and is not due to lectin binding. 9- GMA section of sprouted wheat showing the fungal hyphae (arrow), after WGA treatment, penetrating the non-fluorescent starch granule (arrowhead). Autofluorescence is visible in the aleurone layer (A). 10- WGA binding to fungal hyphae (arrows) between starch granules (S) in the starchy endosperm of wheat. Individual hyphae are readily distinguishable.

 

Publications sélectionnées :

  • Miller Yiu Fulcher Altosaar 1984 Food Microstructure 3:133-9 (Figs. 5-10 panel)
  • Wall ML, Wheeler HL, Smith JC, Figeys D, Altosaar I. 2010. Mass spectrometric analysis reveals remnants of host-pathogen molecular interactions at the starch granule surface in wheat endosperm. Phytopathology 100: 848-854
  • Wall ML, Wheeler H, Huebsch MP, Smith JC, Figeys D. Altosaar I. 2010. The tryptophan rich domain of puroindoline is directly associated with the starch granule surface as judged by tryptic shaving and mass spectrometry. Journal of Cereal Science 52: 115-120

"The starch grain [...] opens the door to the establishment of a new discipline, [...] the molecular mechanics of organized bodies." Carl Nägeli, 1858.

 

Le microbiome de la rhizosphere

De toute évidence, les effets potSentiels du changement climatique sur la santé humaine sont très préoccupants. Les trois principaux gaz à effet de serre (GES) sont le dioxyde de carbone, le méthane et l'oxyde nitreux (N2O). Bien que très peu de N2O soit rejeté dans l'atmosphère, il s'agit du GES le plus puissant et représente environ 7 % des effets néfastes causés par les GES. Environ 310 fois plus puissant que le CO2, et jouissant d’une demi-vie atmosphérique de 120 ans, le N2O contribue grandement à appauvrir l'ozone stratosphérique. Malheureusement, les concentrations atmosphériques de N2O ont augmenté de 17 % depuis 1950 et à l'heure actuelle, le N2O augmente de 0.3 % par an. La production alimentaire contribue à une faible proportion des GES mais est responsable de 80 % des émissions de N2O, principalement grâce à l'utilisation d'engrais azotés. Notre laboratoire s’efforce de décomposer le N2O via un concept d’amélioration des sols. Ce concept s’appuie sur le transfert des protéines du system du Nitrous Oxide System via un peptide signalétique spécifique à la rhizosphère des plantes cultivables.
 

Publications sélectionnées :

  • Demone JJ, Wan S, Nourimand M, Hansen AE, Shu QY, Altosaar I. 2018. New breeding techniques for greenhouse gas (GHG) mitigation: plants may express nitrous oxide reductase. Climate  6(4): 80; https://doi.org/10.3390/cli6040080 17pp
  • Wan S, Greenham T, Goto K, Mottiar Y, Johnson AM, Staebler JM, Zaidi MA, Shu QY, Altosaar I. 2014. A novel nitrous oxide mitigation strategy: expressing nitrous oxide reductase from Pseudomonas stutzeri in transgenic plants. Can J Plant Sci, 94(6): 1013-1023, 10.4141/cjps2013-141
  • Wan S, Ward TL, Altosaar I 2012 Strategy and tactics of disarming Greenhouse Gases (GHG) at the source: N2O reductase-crops. Trends in Biotechnology 30: 410-415
  • Wan S et al 2012 Phytoremediation of nitrous oxide: expression of the nos operon proteins from Pseudomonas stutzeri in transgenic plants to assemble nitrous oxide reductase. Transgenic Research 21:593–603
  • Wan S et al 2012 Expression of nitrous oxide reductase from Pseudomonas stutzeri in transgenic tobacco roots using the root-specific rolD promoter from Agrobacterium rhizogenes. Ecology & Evolution 2:286–297
  • Wan S et al 2012 Bacterial nitrous oxide reductase expressed in transgenic plants: evidence for sufficient anaerobicity to permit activity. Can J Plant Sci 92: 1283-1294.
     

La modulation nutritionnelle et immunologique de la santé intestinale néonatale

Le groupe du professeur Altosaar tente d’élucider l’impact du lait maternel sur la composition de la microflore entérique. Plusieurs projets de base et clinique se concentrent sur la façon dont le lait maternel et/ou les préparations pour nourrissons et la microflore entérique interagissent avec les tissus lymphoïdes associés au système gastrique contribue à la santé intestinale. Nos études sur la signalisation immunitaire nous permettront de stimuler l'adaptation intestinale et d’y maintenir son homéostasie ainsi que de prévenir certaines maladies chez les nourrissons prématurés, telles que l'entérocolite nécrosante (NEC). Le groupe du professeur Altosaar a établi un modèle unique de collaboration entre les soins intensifs néonataux, la gastroentérologie pédiatrique et l'immunité innée afin d’évaluer le transit et la fonction des composants du lait maternel (p. ex. exosomes, microARN, protéines) possédant des propriétés immuno-modulatrices et antimicrobiennes. Ces propriétés sont à la fois évaluées au niveau du système gastro-intestinal du nouveau-né ainsi que la glande mammaire.

Picture, cross-section view of intestinal wall

 

Publications sélectionnées :

  • Floris I, Kraft JD, Altosaar I. Roles of microRNA across prenatal and postnatal periods. Int. J. Mol. Sci. 2016, 17, 1994; doi:10.3390/ijms17121994  (12pp.)
  • Altosaar et al., 2015. WO2015016829A1 Feed for lactating ruminants, A feed for ruminants may include at least one fatty acid component covalently linked with a carrier particle such that ingestion of the feed by lactating ruminants may provide for an increase in the amount of milk produced by the ruminant, and/or an increase in the fat content of the milk produced.
  • Ward TL, Goto K, Altosaar I. 2014. Ingested soluble CD14 contributes to the functional pool of circulating sCD14 in mice. Immunobiology 219(7): 537–546
  • Ward TL, Spencer WJ, Davis LDR, Harrold JA, Mack DR, Altosaar I. 2014. Ingested soluble CD14 from milk is transferred intact into the blood of newborn rats. Pediatric Research 75(2): 252–258 doi:10.1038/pr.2013.225
  • Ward TL, Hosid S, Ioshikhes I, Altosaar I. 2013. Human milk metagenome: a functional capacity analysis. BMC Microbiology 2013, 13:116-127 (25 May 2013 online) doi:10.1186/1471-2180-13-116. Designated "Highly accessed"
     

Autres publications

  • Altosaar I, inventor. World Patent Appl. No. WO2013059907-A1 Detecting exposure of non-grain plant/plant part to plant pathogen, involves isolating starch granule from the non-grain, contacting with solvent to release peptide from surface of granule, and determining amino acid sequence of the peptide.
  • Altosaar I et al. 2012 Funding decisions: Romania needs overseas reviewers (189 KB). Nature 492: 186(13 Dec.) doi:10.1038/492186c
  • Zaidi M, El Bilali J, Koziol A, Ward T, Styles G, Greenham T, Faiella W, Son H, Wan S, Taga I, Altosaar I. 2012 Gene technology in agriculture, environment and biopharming: Beyond Bt-rice and building better breeding budgets for crops. J Plant Biochem & Biotechnology, 21 (Suppl 1):S2–S9.
  • Fladung M, Altosaar I, Bartsch D, Baucher M, Boscaleri F, Gallardo F, Häggman H, Hoenicka H, Nielsen K, Paffetti D, Séguin A, Stotzky G, Vettori C. 2012. European discussion forum on transgenic tree biosafety (122 KB). Nature Biotechnology 30(1): 37-38.
  • US Patent 7,214,862 Production of Human Granulocyte Macrophage-Colony Stimulating Factor in Plants. May 8, 2007.
     

Thèses récentes supervisées

  • Styles G, PhD 2015 Redesigning nature: Developing a more potent BMP2 molecule for expression in a transgenic puroindoline-rice expression system
  • Ward TL, PhD 2014 Characterizing the immune-modulatory components of human milk: Fate and function of soluble CD14 and the human milk metagenome
  • Koziol AG, PhD 2013 Application of direct-sequencing peptide proteomics to the characterization of antagonistic (endogenous and exogenous) proteins in cereal grains.
  • Wan S, PhD 2012 Phytoremediation of nitrous oxide: Expression of nitrous oxide reductase from Pseudomonas stutzeriin transgenic plants and activity thereof.
  • Wall ML, PhD 2011 The Starch Granule Surface: technological and biological implications of puroindoline and host-pathogen interactions.
     

Groupe de recherche actuel

  • Brett Vahkal – PhD student; Maryam Nourimand, Jordan Demone - Postdoctoral Fellow; Shen Wan, A.Erik Hansen, Barry S. Flinn - Senior Research Associates; Kat Goldin, Quinn Ingram – project students.

Champs d'intérêt

  • Biochimie des céréales
  • Pharming protéinique
  • Granules d’amidon : cytoplasme protéomiques
  • Lait maternel
  • Immunité innée
  • Maladies gastro-intestinales
  • Biochimie
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