Utforskning av bioteknologisk resurser från soda sjöer
- Diarienummer
- ICA10-0015
- Start- och slutdatum
- 120301-151031
- Beviljat belopp
- 3 000 000 kr
- Förvaltande organisation
- Uppsala University
- Forskningsområde
- Livsvetenskaperna
Summary
I denna ansökan kommer vi att utveckla och applicera metegenomiska verktyg för att utvinna information om den enzymatiska potentialen hos den mikrobiella mångfalden i mycket produktiva alkaliska saltvattensjöar. I ljuset av deras biotiska och abiotiska egenskaper representerar dessa system en stor potential för nya bioteknologiska produkter och applikationer. Teknik lösningar utvecklade från mikrober och deras enzym är utmärkta kandidater för att ersätta kemiska processer och göra hela industrisektorer mer hållbara. Överraskande är att biokatalysatorerna som används i enzymbaserade teknologier kommer ifrån screening av mindre än 0.1% av de bakterier som kan kultiveras. Här föreslås en helt annan forskningsstrategi för att hitta nya biokatalysatorer – metagenomik. Metagenomik inkluderar kloning, sekvensiering och uttryck av gener från okultiverade organismer i en kultiverbar värd. Tempererade saltvattensjöar lokaliserade i Österrike är ideala för att identifiera nya biokatalysatorer som är anpassade för låga temperaturer och höga pH värden, faktorer som ofta krävs i industriell användning. Den föreslagna forskningen kommer också att initiera utredning av de ekologiska och genetiska mekanismer som strukturerar den mikrobiella diversiteten i isolerade alkaliska miljöer. Detta faller också in i det långsiktiga målet för min forskningsgrupp, att förstå samspelet av ekologiska och evolutionära processer och deras effekt på strukturen och funktionen av mikrobiella samhällen.
Populärvetenskaplig beskrivning
Biotekniska tillämpningar som utvecklats från mikrober och deras enzym är utmärkta kandidater för att ersätta kemiska processer och göra hela industrisektorer mer hållbara med avseende på resurser och miljö. Enzym är biologiska katalysatorer som utan att själv förbrukas möjliggör olika reaktioner att fortgå som annars skulle gå väldigt långsamt vid normala temperaturer. Speciellt för läkemedelsframställning och kemikalieproduktion har bioteknologi blivit ett nyckelredskap. Och även om det finns både en bred kompetens och spetsforskning inom bioteknologi i akademin fattas det svenska företag på internationell nivå inom forskning och utveckling av biokatalysatorer. Detta är mycket synd eftersom denna del av biotekniken är en växande marknad med en årsomsättning på flera miljarder euro. Det slutgiltiga målet för forskningen som beskrivs här är inte bara att leverera nya produkter eller lösningar för mer hållbara produktionsvägar, utan också möta utmaningar som t.ex. samhällets behov av hållbar matproduktion, nya industriella material och nya läkemedel. Överraskande är att biokatalysatorerna som används idag kommer från undersökning av mindre än 0,1% av de bakterier som kan odlas i laboratorium. Här föreslås en helt annan forskningsstrategi för att komma åt den stora resurs som finns hos den naturliga mikrobiella mångfalden. Denna nya strategi är metagenomik, som går ut på att kartlägga gener och även titta på organismer som inte går att få att växa i laboratorium men vars gener kan flyttas till en värd som man kan odla i laboratoriemiljö. Metoden har redan används för att identifiera nya lovande biokatalysatorer och gör det möjligt att studera hela mångfalden av organismer. Vi kommer att utveckla metagenomiska verktyg och applicera dem för att utvinna information om den enzymatiska potentialen hos den mikrobiella mångfalden i mycket produktiva alkaliska saltvattensjöar. Dessa sjöar är särskilt intressanta för bioteknologiska applikationer för industrin på grund av flera saker: pH-värdet i olika sjöar varierar och inom en sjö kan variationen över ett år vara markant. Men också ett åskväder som leder till att sötvatten kommer in i systemet kan minska pH-värdet och få temperaturen att sjunka betydligt även inom loppet av några timmar. Sjöarna är ett av de mest produktiva akvatiska systemen på vår planet. I ljuset av egenskaperna hos dessa sjöars levande och icke levande omgivning representerar de en stor möjlighet för nya bioteknologiska applikationer.