H2020 BacBio Proiektua: Bacillus biofilmaren muntaketaren mekanistiko eta funtzionalen ikerketak landareetan eta nekazaritza jasangarrian eta elikagaien segurtasunean duen eragina
- Mota Proiektua
- Egoera Bete
- Exekuzioa 2015 -2021
- Esleitutako Aurrekontua 1.453.562,5 €
- Eremua Europeo
- Finantza-iturri nagusia Horizonte 2020
- Proiektuaren webgunea BACBIO
Ingurune osasuntsua, errentagarritasun ekonomikoa eta sozioekonomia-ekitatea bermatzeko, ezinbestekoa da nekazaritza-metodo jasangarriagoak sustatu eta ezartzea. Horrek ikuspegi berritzaileak aztertzea dakar. Europako Ikerketa Kontseiluak finantzatutako BacBio proiektuak mikrobio onuragarrien (biofilmen) potentziala ikertzea du helburu, pestiziden ordezko partzial gisa, gizakien patogenoen kutsadura arriskua arinduz.
BacBiok hainbat estrategia erabiliko ditu landareen babeserako mikrobio onuragarriak erabiltzearen bideragarritasuna aztertzeko. Funtzio kontrajarriak dituzten bi organismo estuki lotuta jarriko du arreta: Bacillus subtilis, landareak babesten dituena; eta Bacillus cereus, gizakientzat patogenoa dena. BacBiok bakterioen eta landareen arteko elkarrekintzen ulermena hobetu nahi du haien matrize estrazelularretan dauden desberdintasun kimikoak aztertuz.
- 1. Bi bazilo erlazionatuen (B. subtilis eta B. cereus) amiloide proteinaren arteko desberdintasun nagusiak maila atomikoan deskribatu ahal izan ditugu, eta horrek landareen ekologian duten funtzionaltasuna zehazten duela dirudi.
- 2. Ingurunearekiko interakzioan matrize estrazelularraren (ECM) funtzioen dibertsifikazioa ere aurkitu dugu. Elkarrekintza honek, kimikoa (seinalizazio bidezkoa) edo estrukturala izan, landareetan bakterio-komunitate egonkorrak ezartzea edo erreinuen arteko komunikazio onuragarria ahalbidetzen du.
- 3. Aurkitu dugu B. subtilis amiloidearen funtzio nagusia zelula-mintzari osotasuna ematea dela, zelulak hazkuntza-fase geldikorrean sartzen direnean, biofilmaren muntaketan duen eginkizunaz gain. Bi funtzio hauek onddo patogenoekiko iraunkortasunean eta elkarrekintza antagonikoan eragina dute.
- 5. Landare-gainazal ezberdinek baziloen ekologia eta biofilmekin lotutako geneen adierazpena modulatzen duten ezaugarri morfologiko eta kimiko bereizgarriak dituzte.
- 6. B. cereus-ek hesteetako kalteak eragiteko duen gaitasuna, bestela, landareetan dauden zelula begetatiboen iraunkortasunean oinarritzen da.
Horrek beste propietate ekologiko batzuk mantentzen laguntzen du, hala nola biofilmen eraketa. Aurkikuntza hauek aurrerapen bat dira bakterioen biofilmek landareen bakterioen ekologian duten benetako eginkizunean eta laboreen osasunean duten ekarpen onuragarria hobetzeko kudeaketan. Beraz, ikuspegi aplikatu batetik, gure aurkikuntzak erraz itzul daitezke mikrobioen eta eratorritako molekulen inplementazio hobean, laboreak babesteko produktuen ekoizpen iraunkorreko programetan.
B. cereus-en ikerketak agerian utzi du, esporen eta toxinen haratago, garrantzitsua dela zelula begetatiboei erreparatzea, gizakiengan sintoma ugari eragin baitezakete, beherakotik edo okatik hasi eta heriotzaraino, eta horiek detektatzeko erabilitako prozedura berrikustea beharrezkoa da. Emaitza hauek zientzialarien komunitatean zabaldu dira ikerketa-artikuluen edo mintegi eta biltzarretan egindako aurkezpenen bidez.
Agrobioteknologiaren kezka nagusietako bat landareen gaixotasun mikrobianoen kudeaketa da. Gaixotasun hauen tratamenduak pestizidak (fungizidak, bakterizidak, nematizidak) erabiltzea dakar; Hala ere, ikuspegi honen gehiegizko erabilerak ingurumenaren osasuna arriskuan jartzen du. Gainera, gizakien gaixotasunen eragile diren fruta eta barazkietan mikrobioen presentzia eta prebalentzia arazo garrantzitsua da, osasun publikoan eragin negatiboa ez ezik, elikagaien industria ere kutsatzen duena.
Arazo horiek guztiek jasangarritasunaren kontzeptuaren aurka egiten dute, zeinak nekazaritza eta elikagaien industriako politikak gidatzen dituen, eta produktuen kalitatea eta onurak mantenduz ingurumen-kalteak eta osasun publikoa murrizten dituzten estrategia berritzaile eta arrakastatsuak garatzea lehenestea eskatzen dute. Gure proiektuan, Bacillus subtilis bakterio onuragarriarekin eta Bacillus cereus espezie filogenetikoki erlazionatuarekin lan egiten dugu, eta horien artean daude andui patogenoak. Bi mikrobioek biofilmak sortzeko gai dira, eta horiek bakterioen zelulak kanpoko erasoetatik babesteko balio dute, beste funtzio batzuen artean.
Biofilmen eraketa eta, beraz, bakterio onuragarrien eragin positiboa sustatzeko estrategia bideragarriak proposatzeko, aldi berean patogenoen ezarpena moteldu edo eragotziz, garrantzitsua da garapen-programa honetan parte hartzen duten faktore bakterianoak ulertzea eta helburu espezifikoak bilatzea.
Gure proiektuan helburu espezifiko hauek ditugu interesatuta: 1.- Amiloidogenesiaren prozesua ulertzea. Ikerketa hau egiteko, in vitro eta landare-baldintzen artean txandakatzea proposatzen dugu, hainbat teknika erabiliz, besteak beste, kimika, biofisika eta zelulen biologia. 2.- Landareak biofilmen eraketa nola modulatzen duen ulertzea, amiloideen gaineko eraginari arreta berezia jarriz, eta alderantziz, zein den landarearen erantzuna komunitate horien ezarpenari. 3.- Ikertu nola komunikatzen diren bi bakterio espezieak elkarren artean edo baita habitat berean elkarrekin bizi daitezkeen beste espezie batzuekin ere.
Nekazaritza jasangarria produktibitatea hobetzeko eta, aldi berean, albo-ondorioak gutxitzeko diseinatutako kontzeptu anbiziotsua da. Zergatik da hain aldakorra biokontrol agente baten eraginkortasuna? Nola konbinatu daitezke terapia desberdinak modu eraginkorrean eta konbinatuan gaixotasun mikrobianoei aurre egiteko? Gai hauek iraunkortasun irizpideak erabiliz ikerketak egitea eskatzen dute.
Aurkezten dudana proposamen integral bat da, eta bere helburua ekologia mikrobianoa eta, zehazki, biofilm bakterianoak aztertzea da, landareen osasunean bi eszenatoki desberdin baina ziurrenik elkarri lotuta daudenen ardatz zentral gisa: i) Bacillus subtilis biokontrol agentearen (BCA) elkarrekintza onuragarria, eta ii) Bacillus cereus elikagaien bidezko patogenoaren elkarrekintza ez-konbentzionala.
B. subtilis-ekin lanean hasiko naiz, eta arrazoiak hauek dira: 1) Isolatu desberdinak BCA itxaropentsuak dira eta helburu horretarako merkaturatzen dira, 2) B. subtilis fisiologiaren alderdi garrantzitsuak gobernatzen dituzten zirkuitu genetikoei buruzko informazio zabala dago, hala nola antibiotikoen ekoizpena, zelulen bereizketa eta biofilmen eraketa.
Aldi berean, B. cereus bakterio patogeno batek, elikagaietan zehar transmititzen denak, landareekin duen elkarreragina aztertzea proposatzen dut. Genetika, biokimika, proteomika, zelulen biologia eta biologia molekularra konbinatzen dituen diziplina anitzeko ikuspegi bat garatzea dut helburu, bakterioen populazio honek landareekin eta beste mikroorganismo batzuekin nola elkarreragiten eta komunikatzen den ikusteko, edo faktore horiek guztiek nola abiarazten edo inhibitzen duten biofilmaren eraketa dakarren garapen-programa.
Bakterioen matrize estrazelularraren osagai estrukturalak (exopolisakaridoak edo amiloide proteinak) bakterioen egokitasunerako garrantzitsuak diren jakitea ere interesatzen zait. Hala bada, zer kanpoko faktorek eragiten duten haien adierazpenean eta biofilm funtzionaletan muntaketan ere ikertuko dut. Ikerketa hauetan lortutako ezagutzak ekologia mikrobianoaren eta nekazaritza jasangarrian eta elikagaien segurtasunean duen aplikazio bioteknologikoaren ulermena aurrera eramateko konpromisoa hartu du.
Gure proiektua diziplinak bat egitearen printzipioan oinarritzen da, eta horren helburua erantzun nahi ditugun galderei buruzko gure ezagutza esponentzialki zabaltzea da. Biofilmen muntaketan parte hartzen duten elementu erakargarrienetako bat amiloide proteinak dira, naturan oso banatuta daudenak eta funtzio anitzak dituztenak. Kimika organikoaren eta analitikoen biofisikaren edo biokimikaren konbinazioak zuntzen eraketan desberdintasunak aurkitzea ahalbidetu du. Uste dugu gure ikerketak eragin handia duela zelula eta egitura biologian, baita nekazaritzako bioteknologian eta biomedikuntzan ere. Landareetan in vitro biofilmen ikerketetan metatutako ezagutza baliozkotu ahal izan dugu, ekologia mikrobianoaren oinarrietan erabakigarriki lagunduz.
Argi dago bakterioek hainbat faktore erabiltzen dituztela landareekin bizitzeko eta komunikatzeko, eta arlo honetan gure ezagutza zabaldu dugu. Gainera, gure ikerketak ostalari-landarearen garrantzia erakusten du, ez bakarrik immunologikoki, baita metabolikoki eta estrukturalki (topologikoki) ere. Gizakiek bezala, landareek kanpoko eraso edo aldaketei erantzuten dien sistema immunologikoa dute, eta horietako bat haiekin elkartuta bizi diren bakterio-komunitateak dira.
Azken emaitza, gaixotasunaren garapena edo patogenoaren ezarketa, aktore guztien arteko elkarrekintza eta elkarrizketa sare konplexu baten emaitza izango da: landareen patogenoak, patogeno onuragarriak eta gizakien patogenoak. Mikrobiologia eta landareen fisiologia bezalako diziplinen konbinazioak, berriz ere, kimika analitikoko teknika aurreratuenekin eta OMICS anitzekin lagundu du erabakigarriki ikerketa hauen arrakastan, eta ondorio interesgarriak eta hipotesi berriak eman ditu.
Ikerketa hauetan guztietan, bakterioen populazioen portaeratik aldaketen benetako bistaratzeara igarotzen ari gara, eta ondoren, zelula edo banakako mailan azterketa zehatzago eta espezifikoagoetan murgiltzen gara. Laburbilduz, gure proiektuak zelula mikrobianoen biologia eta fisiologiari buruzko oinarrizko galderei erantzunak eman dizkie, ikuspegi holistikoago batetik benetan ulertzeko nola koordinatzen diren landareekin elkarreraginean erantzun bat sortzeko, ezagutza hauetarako emango litzatekeena: 1) praktika jasangarrien testuinguruan produktu kimikoen erabilera murrizteko helburu duten kontrol biologikoko estrategia sendoagoak eta bideragarriagoak garatzea, bakarrik edo beste kudeaketa-estrategia batzuekin konbinatuta, eta 2) kontsumorako prest dauden eta gizakien gaixotasunen erantzule diren fruta edo barazkietan gizakien patogenoen komunitateak ezartzea desagerrarazten edo saihesten laguntzea.
- UNIVERSIDAD DE MALAGA (UMA)
Lotutako proiektuak
