Til hovedinnhold

Funksjonell metagenomikk og enzymteknologi

Funksjonell metagenomikk og enzymteknologi

Funksjonell Metagenomikk FOU er et relativt nytt og raskt voksende fokusområde på SINTEF. Basert på en lang tradisjon innenfor Marin Bioprospektering på SINTEF og NTNU er målsettingen å få tilgang til og utvikle det metabolske potensialet av hele den mikrobielle biodiversiteten i naturlige habitat, inkludert den store majoriteten av mikroorganismer som ikke enkelt lar seg dyrke under laboratoriebetingelser.

Avanserte molekylærbiologiske metoder benyttes til å ekstrahere totalt (metagenomisk) DNA fra miljøprøver (f.eks. jord, sjøvann, kontaminerte områder, ekstreme miljønisjer) og overføring inn i dyrkbare produksjonsverter for heterolog produksjon og funksjonsbasert høyvolum sortering. Målet kan være å identifisere nye og forbedrede enzymer for industrielle bioprosesser eller nye bioaktive stoffer for farmasøytisk anvendelse (f.eks. nye antibiotika eller anti-cancerforbindelser). Funksjonelle metagenomikk-metoder kan i tillegg benyttes til f.eks. miljøovervåking av molekylære markører som antibiotikaresistensgener eller degraderingsspor for forurensninger.

Nøkkelkompetanse, forskningsområder og produkter Funksjonell Metagenomikk

Teknologi og kompetanseplattformen på Funksjonell Metagenomikk på SINTEF består av:

  • Miljøprøveinnsamling og metagenomisk DNA-isolering fra et vidt spektrum av miljøhabitat;
  • Høyvolum sekvensering og bioinformatisk analyse av mikrobielle konsortier og deres metabolske potensial
  • Metagenom- og metatranskriptom-bibliotekskloning i vektorer for små, medium og store inserts, inkludert systemer for bred vertsspesifisitet
  • Utvikling av optimale produksjonsstammer for metagenomisk DNA ved hjelp av systembiologi og syntetisk biologi metodikk
  • Utvikling av funksjonelle assays og høyvolum sortering
  • Produksjon og funksjonell karakterisering av nye enzymer og bioaktive stoffer ved avansert analyse og vurdering av deres industrielle eller medisinske potensial

Enzymteknologi
Enzymer, inkludert de som er identifisert ved funksjonell metagenomikk, må ofte optimaliseres for optimal ytelse i industrielle prosesser og for å kunne motstå harde betingelser i slike applikasjoner. Anvendt metodikk inkluderer strukturbasert utvikling og/eller molekylær evolusjon, som i hovedsak involverer de samme teknologiene og kompetansen tilgjengelig på SINTEF som beskrevet over, dvs. molekylærbiologi (bibliotekkonstruksjon, hetrolog produksjon), utvikling av assays og høyvolum sortering.

Nøkkelkompetanse, forskningsområder og produkter Enzymteknologi

SINTEFs kompetanse på oppdagelse og utvikling av enzymer for industrielle anvendelser inkluderer:

  • Enzymer for omdannelse av marine polymerer, inkludert alginat lyaser, epimeraser, kitinaser
  • Enzymer for omdannelse av lignocellulose
  • Laccaser og laccase-formidlingssystemer for ligninomdannelse og polymerisering
  • Karbonanhydraser for anvendelse i CO2-fangst

SINTEFs bioprosessteknologi-plattform spiller en sentral rolle i produksjon av enzymer for kommersielle applikasjoner.
Kontaktpersoner:   Alexander WentzelAnne Tøndervik , Geir Klinkenberg

Relevante prosjekter: 

  • SIP Functional Metagenomics (2014-2017)
  • Biotek2021 Digitalt Liv INBioPharm (2016-2020)
  • ERASysAPP SYSTERACT (2015-2018)
  • H2020 METAFLUIDICS (2016-2020)
  • BIONÆR Antibiotics-resistance in poultry (2016-2019)
  • ERA-IB2 OXYPOL (2015-2018)
  • Biotek2021 NorZymeD (2012-2016)
  • Biotek2021 MarPol (2012-2016)
  • FriMedBio Natures creation of non-random structures (2016-2020)
  • FUGE-KMB MetaBiopOR (2011-2014)
  • Petromaks-KMB Metagenom (2008-2012)

Infrastruktur av relevans for Funksjonell Metagenomikk og Enzymtekonologi:
HTS, Molekylærbiologi, HT Sekvensering, Bioinformatikk, Avansert Analyse