Projekti / Programi
Mikrobiologija in biotehnologija živil in okolja
01. januar 2009
- 31. december 2014
| Koda |
Veda |
Področje |
Podpodročje |
| 4.06.00 |
Biotehnika |
Biotehnologija |
|
| 4.03.00 |
Biotehnika |
Rastlinska produkcija in predelava |
|
| 1.05.00 |
Naravoslovje |
Biokemija in molekularna biologija |
|
| 4.04.00 |
Biotehnika |
Veterina |
|
| Koda |
Veda |
Področje |
| B230 |
Biomedicinske vede |
Mikrobiologija, bakteriologija, virologija, mikologija |
| Koda |
Veda |
Področje |
| 4.05 |
Kmetijske vede in veterina |
Druge kmetijske vede |
mikrobiologija, biotehnologija, živila, okolje, mikroorganizmi, stresni dejavniki, antibiotiki, mikrobne interakcije, Bacillus, Campylobacter, Listeria, Shigella, Vibrio, Streptomyces, Saccharomyces, Zygosaccharomyces, mikotoksigene plesni, virusi, biofilmi, starterske kulture, sporulacija, kompetenca, apoptoza, mikrobne združbe, kvasna biomasa, odpornost, povzročitelji kvara živil, patogeni mikroorganizmi, membrane, celične površine, kroženje hranil, adaptivni mehanizmi, bioprocesi
Raziskovalci (45)
Organizacije (2)
Povzetek
Objekt predlaganega raziskovalnega programa so mikroorganizmi s svojo ključno vlogo v naravnih in različnih bioprocesnih okoljih. Pogoj za izkoriščanje potenciala na eni strani in obvladovanje neželjenih posledic mikroorganizmov na drugi strani je razumevanje njihovega delovanja, tako na nivoju celice kot na nivoju mikrobne združbe in interakcij z drugimi organizmi. Spremembe fizikalnih in kemijskih pogojev okolja inducirajo adaptivne mehanizme mikroorganizmov na stresne razmere, kar je ključnega pomena za njihovo preživetje in delovanje v okolju. V modelnih laboratorijskih sistemih bomo proučevali vpliv bioloških dejavnikov in njihovih interakciij (npr. virusov, bakterij, gliv in višjih organizmov) ter fizikalno-kemijskih stresnih dejavnikov (npr. založenosti s hranili, temperature, vlažnosti, koncentracije soli, kovinskih ionov in različnih protimikrobnih snovi) na mikroorganizme. Stresni odgovor bomo proučevali na nivoju genoma, proteoma in metabolne aktivnosti mikroorganizmov. Poleg fiziološke ravni bodo naše raziskave obsegale tudi ekološko raven. Ekologijo mikrobnih združb bomo proučevali na kompleksnih modelnih sistemih ter v naravnih (npr. tla in vode) in bioprocesnih okoljih (npr. grozdje/mošt in druga živila ter okolja pridobivanja antimikrobnih učnkovin). Proučevali bomo vpliv stresnih dejavnikov na kroženje hranil, strukturo, dinamiko in delovanje mikrobnih združb. V tem pogledu bomo razvijali klasične in molekularno-biološke metode odkrivanja, identifikacije in tipizacije mikroorganizmov v živilih in v okolju. Namen je učinkovitejše odkrivanje in sledenje mikroorganizmov v naravnih in bioprocesnih okoljih, kar zagotavlja proizvodnjo varnih živil in ohranjanje kakovostnega okolja.
Pomen za razvoj znanosti
Programska skupina izkazuje pomemben doprinos k razvoju mikrobiologije in biotehnologije živil in okolja skozi izjemno število visoko kvalitetnih objav in njihovo visoko citiranost. Naše raziskave prinašajo nova znanja o mikroorganizmih, ki so najštevilčnejši prebivalci našega planeta in ključni dejavniki kroženja hranil. Vplivajo na dinamiko toplogrednih plinov, na naše zdravje, na varnost in kvaliteto živil tern a pridelavo hrane. Zato so znanja o njihovi fiziologiji, ekologiji, evoluciji, o molekularnih mehanizmih patogenosti, strukturi in funkciji biofilmov, o socialnosti, proteomih, genomih, regulaciji genov, o njihovi neverjetni raznolikosti in biotehnološkem potencialu izrednega pomena. Naše raziskave se dotikajo naštetih tematik in rezultati naših raziskav so poglobili razumevanje vloge bakterij in arhej pri odstranjevanju viškov dušika iz tal, kroženju dušika, vplivu farmacevtikov na mikrobne združbe. Raziskave vpliva stresnih dejavnikov na preživetje bakterij, na sintezo antibiotikov in odpornost nanje so pomembne za obvladovanje patogena Campylobacter jejuni, ki je najpomembnejši črevesni pathogen in razumevanje staranja pri kvasovkah. Odkrili smo tudi nove načine modulacije odpornosti kampilobaktrov na antibiotike z rastlinskimi izvlečki ter razvili metode za sledenje te bakterije in drugih patogenov v živilih ter tako pomembno prispevali k razvoju znanosti. Bacillus subtilis, industrijsko pomembna bakterija, a tudi probiotik in biopesticid, je modelna bakterija naše skupine za raziskave socialnih odnosov in strukture biofilmov. Te so prinesle objave v najboljših revijah na svetu (PNAS) in sodelave z najboljšimi laboratoriji na svetu (s Harvardom, Oxfordom, Univerzo v Kopenhagnu, Jeni, Groningenu, Budimpešti, Aberdeenu). Razumevanje socialnih interakcij je trenutno ena najbolj vročih tem v znanosti, saj postaja jasno, da mikrobi živijo v skupnostih. Za boljše metode obvladovanja koristnih in škodljivih mikrobov bomo morali spoznati tudi socialne vidike mikrobnega sveta. Raziskujemo tudi spojine poliketidnega izvora, ki imajo izredno širok spekter farmakoloških aktivnosti, od protibakterijske, protiglivne in protirakaste do supresije imunskega sistema. V okviru programa smo dosegli velik napredek pri razumevanju biosinteze več medicinsko zelo pomembnih spojin (npr. FK506, eritromicin) kot tudi spojin z velikim potencialom za reševanje trenutno še nerešenih potreb v farmaciji, kot je npr. antibiotik kelokardin. Pridobljeno povečano razumevanje mehanizmov biosinteze poliketidov je ključnega pomena za pridobivanje novih spojin z izboljšanimi lastnostmi s pomočjo biosinteznega inženirstva. Po drugi strani na podlagi novih spoznanj lahko tudi hitro povečamo donose poliketidnih spojin v fermentacijskih bioprocesih, kar je pomembno tako pri industrijsko pomembnih učinkovinah kot tudi pri spojinah, ki se proizvajajo za raziskovalne namene v okviru kliničnih in predkliničnih testiranj novih učinkovin. Programske raziskave obsegajo tudi metagenomiko, proteomiko in metabolomiko mikroorganizmov in tudi na tem področju smo izkazali pomemben vpliv skozi objave, citiranost in sodelovanje s tujimi in domačimi laboratoriji.
Pomen za razvoj Slovenije
Proučevanje biosinteze poliketidov v aktinomicetah ima v Sloveniji še posebej velik pomen, saj industrijski procesi za proizvodnjo poliketidnih učinkovin potekajo v dveh naših največjih farmacevtskih podjetjih Krka in Lek/Sandoz. V okviru programa smo sodelovali z obema podjetjema in skupaj s Krkinimi in Lekovimi raziskovalci razvili in patentno zaščitili nove postopke za pridobivanje generičnih učinkovin z večmilijardnim letnim trgom. Pridobljeni rezultati raziskav so velikega pomena tudi za mlado biotehnološko podjetje Acies Bio, ki kot partner sodeluje v programu in razvija nove učinkovine zlasti na področjih nevrodegenerativnih bolezni, okužb, ki jih povzročajo multirezistentne Gram-negativne bakterije, in raka. Nove spojine smo patentno zaščitili in trenutno nadaljujemo njihov predklinični razvoj v sodelovanju z vrhunskimi tujimi raziskovalnimi institucijami. Vsi ti rezultati kažejo na izredno velik in dolgotrajen pozitivni učinek, ki ga bodo imeli rezultati raziskovalnega programa na slovensko gospodarstvo in družbo. Poleg pomembnega vpliva na področju farmacevtikov programska skupina razvija tudi znanja pomembna za okoljske tehnologije, ohranjanje čistega okolja in prinaša znanja pomembna za ohranjanje in nadzor neoporečnosti živil. Tudi na teh področjih izkazujemo intenzivno sodelovanje z industrijo. Programska skupina ima izredno velik in pozitiven vpliv tudi na dodiplsmko in podiplomsko univerzitetno izobražavanje, saj je večina članov aktivno vključena v pedagoške procese na univerzi in znanja učinkovito prenašamo na mlajše generacije, kar dokazuje izjemno število doktoratov, magisterijev in diplomskih del, ki so nastala pod mentorstvom članov programske.
Najpomembnejši znanstveni rezultati
Letno poročilo
2009,
2010,
2011,
2012,
2013,
zaključno poročilo,
celotno poročilo na dLib.si
Najpomembnejši družbeno–ekonomsko in kulturno relevantni rezultati
Letno poročilo
2009,
2010,
2011,
2012,
2013,
zaključno poročilo,
celotno poročilo na dLib.si
