Tilbake til søkeresultatene

BIOTEK2021-Bioteknologi for verdiskaping

ERA-NET: Prostist Metabolome Screening

Tildelt: kr 2,7 mill.

Marine encellete eukaryoter, kalt protister, har et stort, men underutnyttet arsenal av metabolske synteseveier og biokjemiske forbindelser (metabolitter) med et bioteknologisk potensiale. Gjennom evolusjonen har protister utviklet komplekse celler med egenskaper, metabolitter, metabolske synteseveier og bioaktiviteter forskjellig fra de hos bakterier. Det er derfor store muligheter for å oppdage forskjellige bioaktiviteter i forhold til de som er identifisert fra før i bakterier. I prosjektet PROMISE benytter vi et oppsett av ulike genomanalyser (omics-metoder) som metastrekkoding (metabarcoding), genomikk, transkriptomikk og metabolomikk av protister fra havet. Disse metodene forteller oss hvilke protister som er til stede i prøvene, alle genene de har, hvilke gener som uttrykkes og hvilke forbindelser de produserer. Målet er å identifisere kandidatforbindelser og deres relaterte metabolitter og avlede deres bioaktivitet. I PROMISE-prosjektet utfører vi også enkelt-celle genomanalyser i protist-celler isolert direkte fra marine prøver og kan dermed gjenkjenne funksjonelle genklynger og bedre forstå hvordan metabolske veier forekommer i naturlige marine protistsamfunn, hvordan identifiserte, metabolske veier fungerer i naturen og hvordan de kan uttrykkes og utnyttes for teknologisk innovasjon som er relevante innen medisin og bioteknologi. Den integrerte analyseprosedyren støttes av et utvalg biologiske tester for å verifisere bioaktiviteter ved masseprofilering og screening av antibakteriell aktivitet. Analytisk kjemi, inkludert høyoppløselig massespektroskopi og atommagnetisk resonansspektroskopi blir brukt til å belyse strukturen til forbindelser funnet i de bioaktive fraksjonene. Dette knytter molekylærbiologiske data til identifiserte, relevante enzymer og andre forbindelser, samt deres metabolisme.

A major significance for society from the project is the documentation and in-depth analyses of the toxic algal bloom in 2019 killing 14500 tonnes of farmed fish in Northern Norway, which have and will give a better understanding of the causes for the bloom formation and its toxicity, and the toxins involved. This may enable the fish farmers to reduce the risk of fish loss in the future. Our work will also improve our understanding of the evolution in this important algal group and elucidate differences in metabolic pathways. This project has demonstrated the value of integrating various -omics methods and research disciplines (marine ecology, chemistry, molecular biology) to better understand what type of compounds a protist can produce and their bioactivity.

Marine eukaryotic protists offer a huge but currently underexploited reservoir of metabolic pathways with biotechnological potential. Given their unique adaptations through symbiosis, endosymbiosis and organelle acquisition, the ecofunctionalities of protists present a hitherto untapped source to discover novel metabolic pathways and bioactivities whilst bearing a high chance of discovering different activities compared to those identified in e.g. marine bacteria. The scientific approach and rationale sets PROMiSE apart from previous scientific initiatives exploiting the biotechnological potential of marine bacteria. The PROMiSE experimental workflow enables this by employing a comprehensive set of Omics methods. This approach spans the encoded metabolic potential to identify biosynthetic gene clusters which in turn guide the targeted metabolite profiling, merged with discovery-based metabolomics. The goal is to target identified candidate compound classes and their pathway-related metabolites and conjugations dereplicated from the Omics information. By linking these methods back to the source cell through single cell Omic methods, PROMiSE offers a unique way to recognize functional gene clusters and to understand how metabolism is partitioned across ecosystems. We will unravel how identified pathways work in nature and how they can be expressed and utilized for technological adaptations relevant to a human health and biotechnology market. The vertically integrated extraction and analyses procedure are supported by a comprehensive array of cutting-edge in vitro and in vivo bioassays for reliably assessing biological activities by high-content profiling and antibacterial screening. Analytical chemistry, including high resolution mass spectroscopy and nuclear magnetic resonance spectroscopy approaches, will be used to elucidate compounds found in the bioactive fractions, which will tie back the molecular data to identify relevant enzymes, pathways, and compounds.

Budsjettformål:

BIOTEK2021-Bioteknologi for verdiskaping