Tilbake til søkeresultatene

BIOTEK2021-Bioteknologi for verdiskaping

DL: Microbial production of omega-3 fatty acids - a model based approach

Alternativ tittel: Mikrobiell produksjon av omega-3 feittsyrer - ei modellbasert tilnærming

Tildelt: kr 20,0 mill.

Dei langkjeda omega-3 feittsyrene EPA og DHA er essensielle for menneske, og også for marine fiskeartar. I dag er viktigaste kjelda fiskeolje. Sidan det ikkje er råd å auke fangsten av villfisk, så er vidare vekst innan havbruk både i Noreg og globalt avgrensa av den tilgjengelege mengda av fiskeolje. Det trengst nye, berekraftige kjelder for EPA og DHA. Thraustochytridar er eincella eukaryotar, som kan akkumulere store mengder lipid, med eit høgt innhald av DHA. Dei kan dyrkast ved høge cellekonsentrasjonar og er svært lovande organismar for å utvikle konkurransedyktige produksjonsprosessar for omega-3 feittsyrer. Det har vore forska på thraustochytridar i mange år. Men sjølv om det er kjend at DHA og meitta feittsyrer vert syntetiserte via to konkurrerande spor så manglar det framleis ei grunnleggjande forståing av feittsyresyntesen i desse organismane. AurOmega-partnarane NTNU og SINTEF har dei siste tiåra isolert mange thraustochytridstammer og kartlagt evna deira til å lage lipid. I AurOmega nytta vi ein systembiologisk tilnærmingsmåte for betre å forstå kva som avgrensar DHA-syntesen i thraustochytridar og dermed korleis han kan aukast. Prosjektet nytta ein iterativ prosess der eksperimentelle disiplinar var tett integrerte med omfattande -omicsanalyser og matematisk modellering. Ein metabolsk modell vart laga basert på genomdata og kunnskap om vekst og sukkeropptak frå fermenteringa og validert med eksperimentelle data. Han kan nyttast til å føreseie kor mykje organismen kan produsere av ulike metabolittar og til kompleks nettverksanalyse for å identifisere nøkkelregulatorar for DHA-syntese, med eit særleg fokus på å auke synteseraten til DHA og inkorporering av DHA i lagringslipida. Seks massespektrometri-baserte metodar for kvantifisering av sentrale metabolittar er utvikla og optimaliserte for thraustochytridar. Desse metodane dekkjer sentralmetabolismen og gjev eit høgoppløyseleg bilete av metabolsk status under vekst og lipidakkumulering. Massespektrometri-basert metodikk for analyse av feittsyresamansetning, lipidklassefordeling og påvising av individuelle lipidmolekyl er også etablert. Desse metodane saman med proteomanalyser vart tekne i bruk for å analysere bioreaktorkultiveringar med høg-oppløyselege tidsserie-prøveuttak. Vi har også studert effekten av å inhibere spor som konkurrerer med DHA-syntesen på DHA syntese. Metodar for genomredigering er etablert og nytta til å studere ein feittsyredehydrogenase og to enzym involverte i danning av lagringslipid. Den nye kunnskapen vil kunne nyttast til å auke DHA-produktiviteten i utvalde thraustochytridestammer. Dette vil leggje grunnlaget for ein berekraftig og økonomisk levedyktig prosess for industriell omega-3 produksjon som kan mogleggjere vidare vekst for ein av dei viktigaste industriane i Noreg.

Målet for prosjektet var å etablere ein kunnskapsbase for DHA-syntese og lipidakkumulering i DHA-produserande thraustochytridar for deretter å kunne auke produktiviteten deira. Dei utvikla metodane for analyser av metabolittar, og ikkje minst lipidomet har stor overføringsverdi og er alt nytta i andre prosjekt. Etter prosjektet har vi vesentleg større kunnskap om lipidmetabolismen i to thraustochytride-artar og kva som kan vere dei avgrensande trinna for å få lipid med høgare innhald av DHA. Dette gjer at målet om å utnytte desse organismane til kommersiell produksjon av DHA-rik olje til ein akseptabel pris for bruk i fôr er nærare.

The long-chain omega-3 fatty acids EPA and DHA are essential for humans, as well as for marine fish species. The current source is fish oil. As wild fish catches cannot be further increased, continued growth of marine aquaculture, in Norway and globally, is now seriously constrained by the availability of fish oil. New, sustainable sources of EPA and DHA are needed. Thraustochytrids are unicellular eukaryotic microorganisms, able to accumulate high levels of lipids. They can be cultivated at high cell concentration and are extremely promising organisms for development of economic competitive production processes for omega-3 fatty acids. Despite many years of research, there is still a lack of basic understanding of fatty acid synthesis in thraustochytrids, where DHA and saturated fatty acids are produced by two competing pathways. AurOmega partners NTNU and SINTEF have over the last decade isolated a high number of thraustochytrid strains and characterized their lipid-producing potential. The systems biology approach in AurOmega will provide an enhanced understanding of what limits the DHA synthesis in thraustochytrids and how it can be improved. An iterative approach applying high integration of experimental disciplines, with extensive omics analyses and mathematical modelling will be used. The mathematical and computational analysis will be based on genome-scale metabolic reconstruction and simulations to predict metabolic performance profiles, and complex network analysis to identify key regulatory features of DHA-synthesis, with particular focus of increasing the rate of DHA-synthesis and introduction into the storage lipids. The acquired new knowledge will be translated into enhanced DHA production capabilities of selected thraustochytrid strains. This will form the basis for a sustainable and economically feasible industrial omega-3 fatty acid production process, thereby enabling further growth of one of the most important industries in Norway.

Publikasjoner hentet fra Cristin

Ingen publikasjoner funnet

Ingen publikasjoner funnet

Ingen publikasjoner funnet

Budsjettformål:

BIOTEK2021-Bioteknologi for verdiskaping