Tilbake til søkeresultatene

BIOTEK2021-Bioteknologi for verdiskaping

ERA-NET: New tools for prospecting the marine bone-degrading microbiome for new enzymes

Alternativ tittel: New tools for prospecting the marine bone-degrading microbiome for new enzymes

Tildelt: kr 5,2 mill.

Prosjektnummer:

281406

Søknadstype:

Prosjektperiode:

2017 - 2021

Geografi:

Fagområder:

Nye verdikjeder basert på protein-rike restråstoff fra kjøtt- og fjærkre industrien er under utvikling. Enzymbasert protein hydrolyse er en attraktiv måte for bioraffinering for å oppnå fett- og proteinbaserte produkter. Selv om metodikken er etablert er utbytte i industriell proteinhydrolyse begrenset av på grunn av lav nedbrytning av særlig harde materialer. Drevet frem av industriens behov har ProBone hatt som målsetning å identifisere nye hydrolytiske enzymer for å forbedre denne typen prosesser. Det beinnedbrytende mikrobiomet i havet består av et høyt spesialisert samfunn av fritt-levende og symbiotiske mikroorganismer assosiert til bein-etende invertebrater. Et metagenomstudie på det ikke-kultiverbare mikrobiomet assosiert til beinnedbrytning i det marine miljøet har gitt en bedre forståelse for den mikrobielle diversiteten, systemene og enzymene som er involvert. Det beinnedbrytende mikrobiomet viser en høy taksonomisk diversitet, hvor samarbeid mellom mikroorganismene er nødvendig for å bryte ned beinmaterialet. Denne spesialiseringen fremkommer blant annet med funn av en unik sammensetning av kollagen-nedbrytende gener (genkluster) som utgjør en sentral funksjon i dette unike miljøet. Studiene har åpnet for muligheten for å studere mikrobielle samfunn og/eller enzymblandinger i forsøket på å bryte ned beinmaterialer i proteinhydrolyse i stedet for å forske på isolerte stammer og enkeltenzymer. Denne forståelsen kan være nyttig utover proteinhydrolyse, blant annet i bioremediering av andre harde materialer slik som plastikk eller andre forurensninger. Analysen av det store datasettet på metagenom fremskaffet i ProBone, som utgjør over 350 millioner små sekvenserte enheter («reads») og mer enn 52,5 Gbp data, har gjort det mulig å identifisere relevante enzym-kodende gener som kan inneha egenskaper til å bryte ned beinmaterialer. 15?000 sekvenser som koder for enzymkandidater ble identifisert, inkludert et bredt utvalg av omlag 500 fullengde enzymer, deriblant peptidaser, ester-hydrolaser, oxidoreduktaser m.fl. Sekvenslikheten og strukturelle likheter til homologer viser at disse enzymene kan innha nye funksjoner med en høy grad av spesialisering mot bein-nedbrytning. Omtrent et dusin utvalgte kollagenaser og glykohydrolase-enzymer ble beskrevet både funksjonelt og biokjemisk. Enzymer ble kombinert i et første konseptuelt eksperiment, som indikerte at enzymene samlet kan forbedre proteinhydrolyse av bein. ProBone hadde også som mål å utvikle nye verktøy for marin bioteknologi. Enzym-kodende gener, inkludert de som ble studert i ProBone, er ofte vanskelige å produsere og uttrykke i løselig form. Prosjektet har adressert dette gjennom å optimalisere vertsorganismene for enzymproduksjon ved å tilpasse dem lavere produksjonstemperatur og dermed forbedre enzymuttrykk. Enzymutvikling ble også adressert ved å utvide CRISPR-Cas9 verktøyene for å integrere gener og genklustre i kromosomet til produksjonsverten. Slike verktøy gjør det mulig å vurdere ekspresjonsnivået av enzymer i industrielt vertsorganismer og under relevante betingelser. Dette 3-årige ProBone prosjektet responderte på en utlysning på metagenomiske metoder for nye oppdagelser knyttet til ikke-kultiverbare mikrobiomer slik annonsert at et ERA-NET program innen marin bioteknologi (ERA-MBT) finansiert av den Europeiske kommisjonens syvende rammeprogram, kontrakt nr. 604818. Prosjektet ble koordinert av NORCE Norwegian Research Centre, og partnere var Instituto de Catálisis y Petroleoquímica i Spania (CSIC), GEOMAR Helmholtz Centre for Ocean Research Kiel i Tyskland og Institute Science and Technology - University of Agricultural Sciences and Veterinary Medicine (UASVM) i Romania.

ProBone will develop enabling technologies for the discovery of enzymes involved in the hydrolysis of bone from genetic material of marine microorganisms associated to bone decay (herein defined as the marine bone-degrading microbiome) accessed by culture-independent methods. To do so, we will study the marine bone-degrading microbiome that harbors a highly specialized community of free-living and symbiotic microorganisms associated to diverse bone-thriving invertebrates. The hydrolysis of organic bone components is expected to occur in concerted action with different enzymatic activities, including peptidases, ester-hydrolases, oxidoreductases, etc. ProBone is expected to generate new knowledge and innovation by using state-of-the-art technologies and developing new methods that overcome key bottlenecks in the marine biotechnology toolbox. These developments will foster an improved discovery pipeline of new enzymes for use in bioprocessing applications. The project is ambitious but feasible within the proposed time period and budget, as the expertise needed to reach the goals have been gathered in an international consortium of trans-disciplinary, highly qualified and dedicated research partners.

Publikasjoner hentet fra Cristin

Ingen publikasjoner funnet

Ingen publikasjoner funnet

Aktivitet:

BIOTEK2021-Bioteknologi for verdiskaping