Tilbake til søkeresultatene

FRIMEDBIO-Fri prosj.st. med.,helse,biol

Unravelling fundamental mechanisms of bacterial exopolysaccharide catabolism for use in food and health applications

Alternativ tittel: Analyse av grunnleggende mekanismer for katabolisme av bakterielle eksopolysakkarider for bruk i mat- og helseapplikasjoner

Tildelt: kr 10,0 mill.

Bakterier produserer en mengde ulike kjemiske forbindelser som blir utrykt på celleoverflaten eller skilt ut i omgivelsene rundt dem. En stor andel av disse forbindelsene er ulike karbohydrater som har stor betydning i diverse biologiske prosesser. En viktig gruppe av disse karbohydratene kalles «eksopolysakkarider» (EPS) og bidrar blant annet til det som gjøre noen bakterier glatte og slimete. EPS har viktige funksjoner for både bakterier og mennesker. For eksempel bruker sykdomsbakterier EPS i biofilmer de lager for å unnvike immunforsvaret og antibiotika. Bakterier vi bruker i mat skiller ut EPS som bidrar med viktige egenskaper som tekstur og stabilisering av matvarene. Bakterier som er del av komplekse samfunn slik som i tarmen vår kan benytte EPS som signalforbindelser for kommunikasjon med andre bakterier eller mellom bakteriene og verten (altså menneske). EPS som produseres av bakterier i tarmen kan også fungere som næringsstoffer for andre bakterier og kan dermed være med på å bestemme komposisjonen av tarmfloraen. I dette prosjektet ønsker vi å lære mer om EPS, hvordan disse komplekse karbohydratene brytes ned av bakterier og hvordan vi kan benytte EPS i nye mat- og helseapplikasjoner. Dette vil vi gjøre ved å produsere store mengder ren EPS av forskjellige typer (både kjente og ukjente) i vårt lokale bioraffineri. Disse EPSene skal brukes som næringsstoffer for bakterier slik at vi kan identifisere hvem som kan nyttiggjøre seg av dem. Ved å identifisere, analysere og tilegne oss enzymsystemene bakteriene bruker til å bryte ned EPSene kan disse benyttes, sammen med kjemiske metoder, til å lage nye EPS-molekyler med nye og nyttige funksjoner. Disse nye molekylene skal utvikles med tanke på bruk i flere nye applikasjoner, for eksempel til å endre sammensetningen av tarmfloraen (fra dårlig sammensetning til god sammensetning), til å endre tekstur og smak i mat og sist, men ikke minst, som nye antimikrobielle stoffer.

Bacterial exopolysaccharides (EPS) represent a highly diverse group of biopolymers that are secreted by bacteria. Whereas hundreds of EPS structures have been characterized, few studies exist that have investigated EPS degradation and the enzymes involved. Due to the enormous diversity of EPS molecules, we thus hypothesize that there is a large gap in knowledge of EPS degrading and modifying enzymes. In the present project we will tap into this large reservoir of unexplored enzymes to increase our general understanding of EPS utilization in biological systems and, through an interdisciplinary effort, harness the acquired knowledge to generate novel biotechnological tools and applications. By utilizing an on-site biorefinery, multi-gram amounts of pure EPS from several bacteria will be produced and subsequently used as nutrient sources in bacterial cultivation screens. Here, an expected important outcome is knowledge on how EPS can alter the composition of the gut microbiota. By analysis of EPS degrading isolates or enrichment cultures by a combination of genomics and proteomics, enzymes involved in EPS degradation will be identified and subsequently cloned, expressed and characterized to reveal complete degradation pathways. These pathways are likely to contain multiple new enzyme families and activities. The characterized enzymes represent an EPS toolbox that will allow tailoring of EPS-oligosaccharides, that, by means of chemical synthesis, will be used to generate fluorescent glycoconjugates (e.g. fluorescent glyco-carbon dots) that in turn can be used to identify EPS-binding or degrading bacteria in complex microbial communities. Using the same chemical approach, novel antimicrobial compounds will be synthesized to specifically target EPS degrading pathogens identified earlier in the project timeline. Finally, EPSs and EPS-oligosaccharides will be screened for their immunomodulatory properties to unravel potential EPS-host interactions.

Publikasjoner hentet fra Cristin

Ingen publikasjoner funnet

Ingen publikasjoner funnet

Ingen publikasjoner funnet

Ingen publikasjoner funnet

Budsjettformål:

FRIMEDBIO-Fri prosj.st. med.,helse,biol