Giubergia, Sonia

Udforskningen af biodiversitet (“bioprospecting”) forsyner menneskeheden med en umådelig stor pulje af nye organismer, molekyler og information der kan bruges med det formål at udvikle innovative, bioteknologiske processer samt nye måder at behandle sygdomme på. Over de seneste årtier har særligt det marine miljø fremstået som en uudnyttet kilde til biodiversitet. Dette studie har undersøgt den marine bakteriefamilie Vibrionaceae (vibrioer) for dens potentiale som et reservoir af ukendt biodiversitet og af arter med relevans for det marine miljøs økologi. Karakteriseringen af en ny art, Vibrio galatheae, bidrog til forståelsen af Vibrionaceae-familiens fylogeny og diversitet, imens anvendelsen af vækstbetingelser der efterligner det miljø, hvori bakterierne blev isoleret, viste at substrater der er hyppigt forekommende i det marine miljø har en signifikant effekt på vibrioers metabolisme. Det viste sig, ved at screene tre hundrede stammer, at antallet af vibrioer der var i stand til at inhibere væksten af en fiskepatogen bakterie var næsten dobbelt så høj når isolaterne blev dyrket på kitin (den hyppigst forekommende biologiske polymer i det marine miljø) i forhold til når de blev dyrket på mannose eller glukose. Denne observation lå til grund for transkriptom-undersøgelser af kitins effekt på de to vibrioer Vibrio coralliilyticus og Photobacterium galatheae. Det blev påvist at mekanismer relateret til kolonisering og udnyttelse af kitin i disse to arter er tilsvarende dem der er kendt fra den velbeskrevne kitin-koloniserende bakterie Vibrio cholerae. Bakterier finder kitinholdige overflader ved kemotaksi før de klæber til overfladen og eksekverer deres kitinnedbrydnings- og udnyttelsesprogram. Komplementeringen af denne information med metabolismeprofiler af de undersøgte stammer antydede at sekundære metabolitter spiller en rolle i kitinkolonisering. Videre undersøgelser er dog nødvendige for at bestemme, hvorvidt de produceres for at antagonisere konkurrenter eller for at kommunikere med andre kolonisatorer og/eller en potentiel vært. Dermed bidrager dette ph.d.-studium til vores viden om Vibrionaceae som et uudnyttet reservoir af biodiversitet og som vigtige aktører i det marine miljøs økologi. Studier i mikrobiel økofysiologi er ikke alene vigtige for at udvikle økologiske modeller, men også som et fundament for studier i bioprospecting, hvor sådan viden f.eks. kan anvendes til at elicitere ellers ikke-udtrykte biosyntetiske gen-clustre i forbindelse med opdagelsen af nye naturprodukter.The exploration of biodiversity (“bioprospecting”) provides mankind with an immense pool of novel organisms, molecules and information, which can be exploited for the development of innovative biotechnological processes and new ways to treat diseases. In the past decades, the marine environment emerged as an untapped source of biodiversity, and this study investigated the marine bacterial family Vibrionaceae (“vibrios”) for its potential as reservoir of novel biodiversity and of species relevant for the ecology of the marine environment. The characterization of a novel species, Vibrio galatheae, contributed to the understanding of the phylogeny and diversity of Vibrionaceae, while the use of growth conditions mimicking the niche of isolation showed that substrates that are abundant in the marine environment significantly influence the metabolism of vibrios. Indeed, during a screening of approximately three hundred strains, the number of vibrios capable to inhibit the growth of a fish pathogen was nearly doubled when isolates were grown on chitin, the most abundant polymer in the marine environment, as compared to when they were grown on mannose or glucose. This observation led to investigate at the transcriptome level the effects of chitin on the two vibrios Vibrio coralliilyticus and Photobacterium galatheae. It was shown that the dynamics of chitin colonization and utilization in these two species are similar to those reported for the well-characterized chitin colonizer Vibrio cholerae. Bacteria reach chitinous surfaces by chemotaxis before adhering to it and completing their chitin degradation/utilization program. The complementation of this information with the metabolomic profiles of the strains suggested a possible role of secondary metabolites in chitin colonization, although further work is required to elucidate whether they are produced to antagonize competitors or to communicate with other colonizers and/or a potential host. In conclusion, this PhD study adds to the knowledge of Vibrionaceae as an untapped reservoir of biodiversity and important players in the ecology of the marine environment. Studying microbial eco-physiology is important not only for the development of ecological models, but also as foundation for bioprospecting studies, where this knowledge may be used, for example, to elicit silent biosynthetic gene clusters during natural product discovery

Online Research Database In Technology

Marine <i>Vibrionaceae</i> as a reservoir for bioprospecting and ecology studies

http://orbit.dtu.dk/ws/files/124221559/Marine_Vibrionaceae_as_a_reservoir_for_bioprospecting_and_ecology_studies.pdf

Marine <i>Vibrionaceae</i> as a reservoir for bioprospecting and ecology studies

Abstract

Similar works

Full text

Available Versions

Online Research Database In Technology