Wspólnotowy Serwis Informacyjny Badan i Rozwoju - CORDIS

Łatwiejsza identyfikacja klastrów genów dzięki eksploracji danych

Zmodernizowany serwer WWW usprawni analizę materiału genetycznego. Pomoże to naukowcom zoptymalizować bakterie w celu przemysłowej produkcji nowych antybiotyków, witamin i surowców do produktów spożywczych.
Łatwiejsza identyfikacja klastrów genów dzięki eksploracji danych
Peptydy zsyntetyzowane w rybosomach i zmodyfikowane potranslacyjnie (RiPP), zróżnicowana grupa biologicznie czynnych cząsteczek bakteryjnych, cieszą się ostatnio dużym zainteresowaniem ze względu na ogromny potencjał terapeutyczny. Chociaż bakteriocyny, jedna z grup takich cząsteczek, mogą wydawać się nieznane, są szeroko stosowane w przemyśle spożywczym od kilku dekad. Na przykład nizyna, bakteriocyna o właściwościach przeciwdrobnoustrojowych, jest stosowana w produktach mlecznych, konserwach i peklowanym mięsie jako środek do biokonserwacji żywności. W ostatnich latach jej stosowanie zostało również rozszerzone niektóre obszary biomedycyny.

Aby ułatwić badania nad RiPP i bakteriocynami, zespół naukowców częściowo wspieranych przez finansowany przez UE projekt Rafts4Biotech przedstawił najnowszą wersję internetowego narzędzia o nazwie BAGEL. Zespół opublikował ostatnio artykuł opisujący cechy serwera BAGEL4 w czasopiśmie „Nucleic Acids Research”. Jak czytamy w artykule, eksploracyjne serwery WWW mogą być przydatne do „określenia genetycznego pochodzenia obserwowanej aktywności przeciwdrobnoustrojowej, a tym samym do zidentyfikowania powiązanej z nią struktury chemicznej”. Obejmuje to proces wykorzystywania technik i algorytmów eksploracji danych do pozyskiwania informacji bezpośrednio z sieci.

Badacze tłumaczą, że BAGEL4 jest serwerem WWW „umożliwiającym użytkownikom identyfikację i wizualizację klastrów genów w prokariotycznym DNA biorącym udział w biosyntezie RiPP i (niemodyfikowanych) bakteriocyn”. Jego dane wejściowe można by również rozszerzyć o dane sekwencjonowania kwasu rybonukleinowego. „System BAGEL4 został zaktualizowany i rozszerzony o nowe funkcje; jest bardziej przyjazny dla użytkownika oraz umożliwia niezawodną, szybką i wygodną eksplorację danych dotyczących bakteriocyn i RiPP”.

Projekt Rafts4Biotech został założony w celu sprostania niektórym wyzwaniom dotyczącym procesów biotechnologicznych związanych z bakteriami. Jak napisano na stronie projektu, „skuteczność tych mikroorganizmów w wymagających warunkach przemysłowych jest ograniczona z powodu toksyczności niektórych związków oraz złożonych interakcji metabolicznych zachodzących w komórkach bakteryjnych”.

Strategia Rafts4Biotech polega na „ograniczeniu produkcji tych związków do wyspecjalizowanych obszarów błony mikroorganizmów, zwanych tratwami lipidowymi. Te niedawno odkryte obszary stanowią idealne środowisko pozwalające uniknąć zakłócenia pracy metabolizmu bakteryjnego i żywotności bakterii, a tym samym zwiększyć ich produktywność”.

Jedno ze studiów przypadków objętych projektem koncentruje się na opracowaniu nowej generacji skutecznych antybiotyków do walki z opornymi zakażeniami. „W projekcie Rafts4Biotech technologia wykorzystująca tratwy posłuży do opracowywania środków przeciwdrobnoustrojowych o wysokiej wartości dodanej, które normalnie nie mogą być produkowane ze względu na ich toksyczność”. Ta sama technologia zostanie wdrożona do produkcji ß-karotenu oraz witamin A i B, zastępując produkcję chemiczną zrównoważonymi bioprocesami, które działają w niższych temperaturach i zużywają mniej energii. Inne studium przypadku obejmuje kontrolę i eliminację zanieczyszczeń żywności i wody pitnej, takich jak trichloropropan, rozpuszczalnik przemysłowy stosowany jako środek czyszczący i odtłuszczający.

W wywiadzie zamieszczonym na stronie internetowej projektu Rafts4Biotech jego koordynator Daniel López opisuje szczegółowo tratwy lipidowe: „Każda błona komórkowa składa się z lipidów, które skupiają się zgodnie ze swoimi właściwościami fizykochemicznymi. Tak jak olej i woda nie mieszają się, tak konkretne lipidy łączą się, tworząc kropelki lub domeny. Te klastry lipidów zawierają białka membranowe warunkujące ich funkcjonowanie”. Ta wyspecjalizowana struktura błonowa nazywana jest tratwą lipidową. „Białka w błonie są jak silnik w samochodzie:potrzebują odpowiedniego oleju do pracy, a funkcję tę pełnią właśnie lipidy – dzięki nim białka, które skupiają, działają prawidłowo”.

Projekt Rafts4Biotech (Synthetic bacterial lipid rafts to optimize industrial bioprocesses) łączy różne obszary wiedzy z zakresu biologii syntetycznej, biologii systemowej i modelowania matematycznego, aby przełożyć tę technologię na zastosowania rynkowe.

Więcej informacji:
strona projektu Rafts4Biotech

Źródło: Na podstawie informacji uzyskanych z projektu i komunikatów prasowych

Powiązane informacje

Śledź nas na: RSS Facebook Twitter YouTube Zarządzany przez Urząd Publikacji UE W górę