Bioprospektering: Hva gjør vi ved UMBsinstitutt for Kjemi, Bioteknologi og ... · 2010. 7. 16. ·...

1

Institu

tt for kjemi, bioteknologi og matvitenskap

1

UNIVERSITETET FOR MILJØ-OG BIOVITENSKAP

www.umb.no

Bioprospektering: Hva gjør vi ved UMBs institutt for Kjemi, Bioteknologi

og Matvitenskap (IKBM)?

+ noen generelle tanker

Vincent Eijsink

(pep.umb.no)

Institu


2


www.umb.no

Bioprospektering ved IKBM:

� Anti-mikrobielle substanser

� Mikroorganismer [(små) mikrobielle biobanker]

� Å finne verdi i bi-produkter

� Nye enzymer og enzymteknologi

Typisk for all bioprospektering ved IKBM: fokus på godtdefinerte, smale områder; vi vet hva vi skal ha, vi vethvor vi skal lete, vi satser kun på ting vi kan tilnærmeoss mekanistisk, og vi vet omtrent hva vi skal gjøre hvisvi finner noe.

2

Institu


3


www.umb.no

Antimikrobielle komponenter – å utnytte naturens krigføring

1. Bakteriosiner produsert av ”GRAS” bakterier (Nes, Holo, Håvarstein, Eijsink, Diep, siden rundt 1990)

Institu


4


www.umb.no

Bakteriosiner fra GRAS bakterier

� Finne produksjonsstammer

� Rense, karakterisere og patentere

� Klone, overuttrykke

� Forstå virkningen (inkl. resistensmekanismer)

� Finne formater for anvendelser

� Dokumentere virkninger

Diep, D.B. et al., 2007, Common mechanisms of target cellrecognition and immunity for class II bacteriocins. Proc Natl AcadSci USA 104:2384-2389.

Corr, S.C. et al., 2007, Bacteriocin production as a mechanism for the antiinfective activity of Lactobacillus salivarius UCC118. ProcNatl Acad Sci USA 104:7617-7621.

3

Institu


5


www.umb.no

Antimikrobielle komponenter – å utnytte naturens krigføring

2. Bekjempelse av lys ringråte (Holtsmark, Eijsink, Brurberg – med Bioforsk)

Lete i beslektede bakterier -> To nye anti-mikrobielle substanser: et helt nytt og ekstremt effektivt protein og et bakteriosin (”lantibiotikum”).

Institu


6


www.umb.no

Bioprospektering i biomasse

KitinBioaktive kitin-fragmenter (medisin, plantevernmiddel)

Hydrolysater &Ingredienser (& enzymer)

Proteiner mm

Proteinerog karbo-hydrater

Hydrolysater, bio-aktive komponenter

Sukkermm

Bioetanol, kjemikalier

4

Institu


7


www.umb.no

Teknologi og kunnskap må til ........

� Noen kito-oligosakkarider (bestemt lengde, bestemt sekvens) har forskjellige interessante mulige applikasjoner.

� Produksjon av slike fragmenter er veldig vanskelig.

Institu


8


www.umb.no

En enzymatisk verktøykasse for kitin

� Finne nyttige enzymer; utbedre egenskapene til disse enzymene mha ”engineering”.

� Utvikle teknologi -> kontrollert produksjon av bioaktive kito-oligosakkarider.

� Funksjonnelle tester� Plante forsvar� Beinvekst� Astma� Anti-fungale og anti-parasitt

effekter

� Produkt utvikling: ytterligere funksjonalisering mha kjemisk og enzymteknologi

5

Institu


9


www.umb.no

En enzymatisk verktøykasse for kitin

Institu


10


www.umb.no

Gustav Vaaje-Kolstad et al., Journal of Biological Chemistry 280: 11313 -11319 & 280:28492-28497 (2005) ; Eijsink et al., Trends in Biotechnology

228-235 (2008) + Patent søknad

ChiG + CBP21

ChiG

Nye enzymer og enzymteknologi – CBP21

6

Institu


11


www.umb.no

Institu


12


www.umb.no

Nye enzymer og enzymteknologi

1. Kunnskapsbasert ”mining” av genomer for CBP21-lignende proteiner og nye enzymer

Example: Taylor LE 2nd et al., 2006, Complete cellulasesystem in the marine bacterium Saccharophagus degradansstrain 2-40T; J Bacteriol. 188:3849-3861: 180 relevante openreading frames (ORFs)

7

Institu


13


www.umb.no

CelX….... (og GH61 proteiner)

Degradation of cellulose

0,0

0,2

0,4

0,6

0,8

1,0

0 50 100 150 200

Time [h]

Absorbance 540 nm

Celluclast +CelX Celluclast

Institu


14


www.umb.no

Nye enzymer og enzymteknologi

2. Leting etter relevante aktiviteter i relevante organismer, direkte, eller mha av proteomikk oggenekspresjonstsudier

� Foreman, P.K. Et al., 2003, Transcriptional regulation of biomass-degrading enzymes inthe filamentous fungus Trichoderma reesei.J Biol Chem. 278:31988-31997.

� Functional genomics of the white rot fungus Heterobasidion annosum (1Ph.D. Student, with”SkogogLandskap”)

� Andre plante- ogtrepatogener

8

Institu


15


www.umb.no

Er mennesker flinkere enn naturen?

Eksempel ivE: Eijsink, VGH, Gåseidnes, S, Borchert, TV, van den Burg, B,2005, Directed evolution of enzyme stability. Biomolecular Engineering 22:21-30.

Institu


16


www.umb.no

Er menneske flinkere enn naturen?

� Mange egenskaper kan ”engineeres”, men ikke alle og ikke alltid til en fornuftig kostnad.

og

� Enzymblandinger (f eks. CelluclastTM) er ikke lett å”engineere”.

9

Institu


17


www.umb.no

Hvordan å få (kommersiell) suksess ibioprospektering?

� Å finne noe?

� Å ha et stort nok område / økosystem å lete i?

� Å vite hva du leter etter og hvor du skal lete?

� Å kunne håndtere funn teknologisk og vitenskapelig?

� Å ha kompetitiv forskning i bunn?

� Å kunne beskytte / eie funn og relaterte forskningsresultater?

� Å kunne håndtere funn kommersielt?

Institu


18


www.umb.no

Bioprospektering – gulljakteller politisk luftspeiling?

Bioprospektering: Hva gjør vi ved UMBsinstitutt for Kjemi, Bioteknologi og ... · 2010. 7. 16. ·...

Documents

Transcript of Bioprospektering: Hva gjør vi ved UMBsinstitutt for Kjemi, Bioteknologi og ... · 2010. 7. 16. ·...