Drobnoustroje wykorzystywane w biotechnologii Wirusy Znaczenie wirusów w biotechnologii przyczyna infekcji w przemysłowych procesach fermentacyjnych wykorzystywane w technologiach otrzymywania szczepionek kapsydy wirusów jako wektory do przenoszenia materiału genetycznego (terapia genowa, wprowadzanie DNA do komórek roślinnych)
Drobnoustroje wykorzystywane w biotechnologii Bakterie – rodzaje ściany komórkowej
Drobnoustroje wykorzystywane w biotechnologii PODZIAŁ BAKTERII WG BERGEY’A 1. Bakterie fotosyntetyzujące 2. Bakterie śluzowe 3. Bakterie wytwarzające otoczki (ang. sheathed bacteria) 4. Bakterie pączkujące 5. Krętki (Spirochaeta) 6. Bakterie spiralne i zakrzywione 7. Gram-ujemne tlenowe pałeczki i ziarniaki 8. Gram-ujemne, względnie beztlenowe pałeczki 9. Gram-ujemne, beztlenowe pałeczki 10. Gram-ujemne ziarniaki 11. Gram-ujemne ziarniaki chemoorganotrofowe 12. Gram-ujemne bakterie chemolitotrofowe 13. Bakterie metanowe 14. Gram-dodatnie ziarniaki 15. Pałeczki i ziarniaki tworzące endospory 16. Gram-dodatnie, niesporulujace pałeczki 17. Promieniowce i organizmy pokrewne 18. Riteksje 19. Mycoplasma Istotne znaczenie w biotechnologii posiadają bakterie należące do grup 7, 8 oraz 12-17. Bakterie
Drobnoustroje wykorzystywane w biotechnologii Bakterie kwasu mlekowego
Drobnoustroje wykorzystywane w biotechnologii Bakterie kwasu mlekowego
Drobnoustroje wykorzystywane w biotechnologii Bakterie przetrwalnikujące Zdolność tworzenia sporów to cecha bakterii z rzędu Bacillaceae Miedzy innymi rodzaje tlenowe: Bacillus beztlenowe: Clostridium Spośród drobnoustrojów o znaczeniu przemysłowym Sporów nie tworzą: bakterie kwasu glutaminowego (Corynebacterium, Brevibacterium), bakterie kwasu mlekowego (Lactobacillus, Leuconostoc, Streptococcus), bakterie kwasu octowego, Escherichia coli, drożdżaki z rodzaju Candida.
Drobnoustroje wykorzystywane w biotechnologii Bakterie z rodzaju Clostridium
Drobnoustroje wykorzystywane w biotechnologii Promieniowce
Drobnoustroje wykorzystywane w biotechnologii KLASY GRZYBÓW
Drobnoustroje wykorzystywane w biotechnologii KLASY GRZYBÓW
Drobnoustroje wykorzystywane w biotechnologii GRZYBY
Drobnoustroje wykorzystywane w biotechnologii GRZYBY
Drobnoustroje wykorzystywane w biotechnologii Grzyby - rozmnażanie
Drobnoustroje wykorzystywane w biotechnologii Grzyby - rozmnażanie
Drobnoustroje wykorzystywane w biotechnologii Grzyby - rozmnażanie
Drobnoustroje wykorzystywane w biotechnologii Grzyby – drożdże i drożdżaki
Drobnoustroje wykorzystywane w biotechnologii Grzyby - drożdże
Drobnoustroje jako biologiczne źródło nowych potencjalnych leków Drobnoustroje prokariotyczne i eukariotyczne wytwarzają olbrzymią ilość małocząsteczkowych metabolitów wtórnych, z których wiele wykazuje selektywną toksyczność wobec innych drobnoustrojów (antybiotyki przeciwdrobnoustrojowe), działanie przeciwnowotworowe (antybiotyki przeciwnowotworowe), ale także obniżające ciśnienie, hamujące biosyntezę cholesterolu, o działaniu przeciwbólowym, immunosupresyjnym i innym. wyizolowano i opisano około 20 000 metabolitów wtórnych; połowa z nich działa antybiotycznie lub cytostatycznie zastosowanie medyczne – około 150 Potencjalne dalsze możliwości: z 40 000 gatunków bakterii poznano około 5 000 z 1,5 mln gatunków grzybów poznano około 70 000 bardzo słabo poznane: drobnoustroje morskie, ekstremofilne
Drobnoustroje jako źródło nowych substancji czynnych
Drobnoustroje jako źródło nowych substancji czynnych
Drobnoustroje jako źródło nowych substancji czynnych
- zastosowanie związków selektywnie toksycznych Pobieranie i przechowywanie próbek próbki ze środowisk o słabych mechanizmach selekcyjnych konieczność szybkiej analizy możliwość wzbogacenia, podłoża selekcyjne izolacja czystych kultur przechowywanie: liofilizacja, przechowywanie w ciekłym azocie; bakterie -zamrażanie w próbce zawierającej glicerol lub DMSO; grzyby i promieniowce – hodowle glebowe SPOSOBY ZWIĘKSZANIA LICZEBNOŚCI POSZUKIWANYCH DROBNOUSTROJÓW - zastosowanie związków selektywnie toksycznych - wprowadzenie do środowiska wabików – pułapek - wstępna obróbka fizyczna lub mechaniczna próbki - hodowla wzbogacająca
Drobnoustroje jako źródło nowych substancji czynnych Sposoby skriningu: biologiczny (możliwość pominięcia substancji nieaktywnych) chemiczny substancji występujących w małej ilości)
Metody selekcji szczepów produkujących substancje czynne biologicznie A- zastosowanie folii półprzepuszczalnej; B - użycie podwójnych płytek z przegrodą półprzepuszczalną; C – metoda bloczków agarowych; D – metoda bloczków agarowych z użyciem wskaźnika barwnego
Problem eliminacji substancji już znanych - dereplikacja Porównanie łatwo rozpoznawalnych właściwości z danymi literaturowymi: spektra aktywności przeciwdrobnoustrojowej analiza HPLC/MS MALDI-TOF widma UV/VIS; zabarwienie próbki widma NMR Fermentacja w skali preparatywnej – konieczna dla ustalenia struktury konieczność powiększenia skali i stymulacji nadprodukcji ekstrakcja z biomasy (rozpuszczalniki lub żywice adsorpcyjne) re-ekstrakcja (metanol) i odtłuszczenie (cykloheksan, eter naftowy) techniki chromatograficzne
Metody selekcji producentów substancji farmakologicznych Ukierunkowane badania przesiewowe (directed screening) Przykłady testów stosowanych w badaniach przesiewowych ukierunkowanych na poszukiwania produktów o potencjalnej aktywności przeciwnowotworowej
Metody selekcji producentów substancji farmakologicznych Ukierunkowane badania przesiewowe (directed screening) Przykłady testów stosowanych w badaniach przesiewowych ukierunkowanych na poszukiwania produktów czynnych farmakologicznie
WYSOKOWYDAJNE TECHNIKI PRZESIEWOWE High throughput screening SPR – plazmonowy rezonans powierzchniowy SERS – rozpraszanie ramanowskie wzmocnione na powierzchni F – fluorescencja MS – spektrometria mas CHL – chemoluminescencja RAD - radioaktywność Technologia mikromacierzy
WYSOKOWYDAJNE TECHNIKI PRZESIEWOWE High throughput screening Technologia mikromacierzy Wiązanie z mikromacierzą: A – D przeciwciała, aptamery; E – H oddziaływania elektrostatyczne, van der Vaalsa, metal-ligand Oddziaływania z subst, rozp.: I – białko-ligand; J – białko-białko K – białko-DNA; K- enzym-substrat