Discovery of proteins involved in the interaction between prebiotics carbohydrates and probiotics amp; whole proteome analysis of the probiotic strain Bifidobacterium animalis susp. lactis BB-12

摘要

Dansk Resumé Probiotiske bakterier, som primært tilhører taksonerene Lactobacillus og Bifidobacterium, er levende mikroorganismer som ved indtagelse medfører sundhedsfremmende virkninger. Præbiotika er ufordøjelige fødevarekomponenter, som specifikt stimulerer væksten af probiotiske organismer i tarmen. På trods af et øget videnskabeligt fokus på området er mekanismerne bag disse funktionelle fødevarekomponenters gavnlige effekter stadig langt fra fuldt forstået. Formålet med dette erhvervs-phd projekt var at kortlægge de proteiner, der er involveret i samspillet mellem den bredt-anvendte og velstuderede probiotiske stamme Bifidobacterium animalis subsp. lactis BB-12 og præbiotiske kulhydrater. Projektet blev indledet med en screeningsfase, hvor mere end 40 kulhydrater blev testet for deres evne til at fremme væksten af BB-12. Resultaterne viste, at bakterien kan omsætte en bred vifte af oligosakkarider som galacto-, iso-malto-, malto-, soybønner-, xylo- og i en mindre grad også frukto-oligosakkarider . Xylo-oligosakkarider (XOS) er blevet valgt for videre studier af proteinerne, som spiller en rolle i oligosakkarider nes omsætning i BB-12. Studierne omfattede komparativ transkriptom- og proteomanalyse af prøver fremstillet af BB-12 kulturer dyrket på XOS (med glukose som reference). Analyseresultaterne viste, at genekspression af et formodet gencluster med potentiel relevans for XOS omsætning er forøget under vækst på XOS. Baseret på disse studier samt kromatografisk analyse af XOS omsætning, er der blevet etableret en model for XOS-katabolisme i BB-12. Den efterfølgende del af projektet havde fokus på de proteiner som bakterien secernerer til omgivelserne. Denne ekstracellulære proteomanalyse har ført til identificering af mange proteiner med potentielle funktioner i samspillet mellem BB-12 og værtens tarmceller. Projektets sidste del omfattede identificering af 250 proteiner (86 af dem indeholder transmembran-domæner) fra bakteriens membranfraktion. Disse bestod af transportører for f.eks. oligosakkarider , aminosyrer og uorganiske ioner. Resultaterne opnåede i dette projekt kan have en betydning på både det videnskabelige og det anvendelsesmæssige plan. Den opnåede viden omkring XOS katabolismen kan anvendes i en eventuelt synbiotisk præparation baseret på XOS og BB-12. Ydermere, kan mange af de identificerede proteiner, som potentielt er involveret i de molekylære mekanismer bag probiotiske effekter og andre essentielle fysiologiske processer, bruges som subjekter for målrettede studier, der kan have stor relevans fra både det anvendelsesmæssige og det videnskabelige perspektiv.