H2020 BacBio Proiektua: Bacillus biofilmen muntaketaren azterketa mekaniko eta funtzionalak landareetan eta nekazaritza iraunkorrean eta elikagaien segurtasunean duen eragina.
- Mota Proiektua
- Egoera Bete
- Exekuzioa 2015 -2021
- Esleitutako Aurrekontua 1.453.562,5 €
- Eremua Europeo
- Finantza-iturri nagusia H2020
- Proiektuaren webgunea BACBIO
Ingurune osasuntsua, errentagarritasun ekonomikoa eta ekitate sozioekonomikoa bermatzeko, funtsezkoa da nekazaritza-metodo jasangarriagoak sustatzea eta ezartzea. Honek ikuspegi berritzaileak aztertzea dakar. Europako Ikerketa Kontseiluak finantzatutako BacBio proiektuak mikrobio onuragarriek (biofilmak) pestiziden ordezko partzial gisa duten potentziala ikertu nahi du, giza patogenoek kutsatzeko arriskua arintzen duten bitartean.
BacBiok hainbat estrategia erabiliko ditu landareen babeserako mikrobio onuragarriak erabiltzearen bideragarritasuna aztertzeko. Funtzio kontrajarriak dituzten bi izaki elkarri estuki lotuta jarriko dira arreta: landareak babesten dituen Bacillus subtilis; eta Bacillus cereus, gizakientzat patogenoa dena. Zelulaz kanpoko matrizeen desberdintasun kimikoak aztertuz, BacBio-k bakterioen eta landareen arteko elkarreraginaren ulermenean aurrera egin nahi du.
- 1. Maila atomikoan deskribatu ahal izan ditugu erlazionatutako bi baziloen (B. subtilis eta B. cereus) proteina amiloideen arteko desberdintasun nagusiak, badirudi landare-ekologian duten funtzionaltasuna zehazten duela.
- 2. Zelulaz kanpoko matrizearen (ECM) funtzioen dibertsifikazioa ere aurkitu dugu ingurunearekin duen elkarrekintzan. Elkarreragin horrek, kimikoa (seinalea) edo egiturazkoa izan, landareetan bakterio-komunitate egonkorrak ezartzea edo erreinuen arteko komunikazio onuragarria ahalbidetzen du.
- 3. B. subtilis amiloidearen funtzio nagusia zelulak hazkuntza-fase geldialdian sartzen direnean zelularen mintzari osotasuna ematea dela aurkitu dugu, biofilmen muntaketan duen zereginaz gain. Bi funtzio hauek onddo patogenoekiko iraunkortasuna eta elkarrekintza antagonikoa eragiten dute.
- 5. Landare-azalera desberdinek baziloen ekologia eta biofilmarekin lotutako geneen adierazpena modulatzen duten ezaugarri morfologiko eta kimiko bereizgarriak dituzte.
- 6. B. cereus-ek hesteetako kaltea eragiteko duen gaitasuna, bestela, landareetan zelula begetatiboek irauten dutenean oinarritzen da.
Horrek beste propietate ekologiko batzuk mantentzen laguntzen du, hala nola biofilmen eraketa. Aurkikuntza hauek aurrerapauso bat suposatzen dute bakterioen biofilmek landareen bakterioen ekologian duten benetako zereginean eta laboreen osasunerako ekarpen onuragarria hobetzeko kudeaketan. Hori dela eta, aplikatutako ikuspegitik, gure aurkikuntzak mikrobioen eta eratorritako molekulen ezarpen hobera erraz itzul daitezke laboreak babesteko produktu jasangarrien ekoizpen programetan.
B. cereus-en azterketak agerian utzi duenez, esporez eta toxinez haratago, zelula begetatiboei arreta jartzea garrantzitsua da, gizakietan hainbat sintoma eragin ditzaketelako, beherakoa edo okatik hasi eta heriotzaraino, eta beharrezkoa da haiek detektatzeko erabilitako prozedura berrikustea. Aurkikuntza hauek komunitate zientifikoaren artean zabaldu dira ikerketa-artikuluen bidez edo mintegi eta kongresuetan egindako aurkezpenen bidez.
Agrobioteknologiaren kezka nagusietako bat landareetako mikrobioen gaixotasunen kudeaketa da. Gaixotasun horien tratamenduak pestizidak erabiltzea dakar (fungizidak, bakterizidak, nematizidak); Hala ere, ikuspegi hori gehiegikeriak 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 kutsatzen duena.
Arazo horiek guztiak iraunkortasunaren kontzeptuarekin kontraesanean daude, nekazaritzako eta elikagaien industriako politikak gidatzen dituena, eta ingurumenaren kaltea eta osasun publikoa murrizten duten estrategia berritzaile eta arrakastatsuak garatzea lehenetsi behar dute, produktuaren kalitatea eta onurak mantenduz. Gure proiektuan, Bacillus subtilis bakterio onuragarriarekin eta filogenetikoki erlazionatutako Bacillus cereus espeziearekin lan egiten dugu, andui patogenoak barne hartzen dituena. Bi mikrobioak gai dira bakterio-zelulak kanpoko erasoetatik babesteko balio duten biofilmak sortzeko, beste funtzio batzuen artean.
Biofilmen sorrera eta, beraz, bakterio onuragarrien efektu positiboa sustatzera bideratutako estrategia bideragarriak proposatzeko, eta, aldi berean, patogenoak ezartzea motelduz edo saihestuz, garrantzitsua da garapen-programa honetan parte hartzen duten bakterio-faktoreak ulertzea eta helburu zehatzak bilatzea.
Gure proiektuan helburu zehatz hauek interesatzen zaizkigu: 1.- Amiloidogenesiaren prozesua ulertzea. Ikerketa hau estaltzeko, in vitro eta landare-baldintzak txandakatzea proposatzen dugu, hainbat teknika erabiliz, besteak beste, kimika, biofisika eta biologia zelularra. 2.- Landareak nola modulatzen duen ulertzea biofilmen eraketa, amiloideen gaineko eraginari arreta berezia jarriz, eta elkarren artean, landareak komunitate horiek ezartzean zer erantzun duen. 3.- Ikertu nola komunikatzen diren bi bakterio-espezieak elkarren artean edota habitat berean bizi daitezkeen beste espezie batzuekin.
Nekazaritza jasangarria produktibitatea hobetzeko diseinatutako asmo handiko kontzeptua da, albo-ondorioak gutxituz. Zergatik da hain aldakorra biokontrol-agente baten eraginkortasuna? Nola izan daitezke terapia desberdinak modu eraginkorrean eta konbinatu mikrobioen gaixotasunei aurre egiteko? Iraunkortasun-irizpideak erabiliz ikerketak lantzea eskatzen duten gaiak dira.
Aurkezten dudan proposamen integrala da, mikrobioen ekologia eta, zehazki, bakterioen biofilmak landare-osasunean bi agertoki diferentzialen baina ziurrenik elkarrekin lotuta dauden ardatz nagusi gisa aztertzea helburu duena: i) Bacillus subtilis biokontrol-agentearen (BCA) interakzio onuragarria, eta ii) elikagaien transmisioko Bacillus cereus patogenoaren ezohiko elkarrekintza.
B. subtilis-ekin lanean hasiko naiz, eta arrazoiak hauek dira: 1) Isolatu desberdinak BCA itxaropentsuak dira eta horretarako merkaturatzen dira, 2) B. subtilis fisiologiaren alderdi garrantzitsuak zuzentzen dituzten zirkuitu genetikoei buruzko informazio zabala dago, hala nola, antibiotikoen ekoizpena, zelulen bereizketa eta biofilmen eraketa.
Paraleloki, B. cereus, elikagaien bidezko bakterio patogenoak, landareekin elkarreraginean duen modua aztertzea proposatzen dut. Genetika, biokimika, proteomika, biologia zelularra eta biologia molekularra uztartzen dituen diziplina anitzeko ikuspegi bat garatzeko asmoa dut, bakterio-populazio honek landareekin eta beste mikroorganismo batzuekin nola elkarreragiten eta nola komunikatzen den ikusteko, edo faktore horiek guztiek biofilma eratzera eramaten duen garapen-programa nola abiarazten edo inhibitzen duten ikusteko.
Gainera, bakterioen matrize zelulaz kanpoko egiturazko osagaiak (exopolisakaridoak edo amiloide proteinak) bakterioen trebetasunerako garrantzitsuak diren jakitea interesatzen zait. Hori horrela bada, kanpoko faktoreek biofilm funtzionaletan beren adierazpenean eta muntatzean zer eragiten duten ere ikertuko dut. Azterketa hauetan lortutako ezagutzak mikrobioen ekologia eta bere erabilgarritasun bioteknologikoa nekazaritza jasangarrirako eta elikadura segurtasunerako gure ulermena aurreratzeko konpromisoa hartzen du.
Gure proiektua diziplinak bateratzearen printzipioan oinarritzen da, eta erantzun nahi ditugun galderen ezagutza esponentzialki zabaltzea du helburu. Biofilmen muntaketan parte hartzen duten elementu erakargarrienetako bat amiloide proteinak dira, naturan oso banatuta eta funtzio anitzak dituztenak. Kimika organikoa eta analitikoa biofisikarekin edo biokimikarekin konbinatuta, zuntzen eraketan ezberdintasunak aurkitzea ahalbidetu du. Gure ikerketak eragin handia duela uste dugu biologia zelularrean eta estrukturalean, baita nekazaritzako bioteknologian eta biomedikuntzan ere. Landare biofilmen in vitro ikerketetan pilatutako ezagutza balioztatu ahal izan dugu, mikrobioen ekologiaren oinarrietan modu erabakigarrian lagunduz.
Argi dago bakterioek hainbat faktore erabiltzen dituztela landareekin bizitzeko eta komunikatzeko, eta arlo honetan gure ezagutzak zabaldu ditugu. Gainera, gure ikerketek landare ostalariaren garrantzia ere erakusten dute immunologikoki ez ezik, metabolikoki eta estrukturalki (topologikoki) ere. Gizakiak bezala, landareek kanpoko erasoei edo aldaketei erantzuten dien immunitate-sistema bat dute, eta horietako bat elkarrekin bizi diren bakterio komunitateak dira.
Azken emaitza, gaixotasunaren garapena edo patogenoa ezartzea, eragile guztien arteko elkarrekintza eta elkarrizketa sare konplexu baten emaitza izango da: landare-patogenoak, patogeno onuragarriak eta giza patogenoak. Mikrobiologia eta landareen fisiologia bezalako diziplinen konbinazioak, beste behin, kimika analitiko puntako teknikekin eta OMICS anitzekin modu erabakigarrian lagundu du ikerketa hauen arrakastan eta ondorio interesgarriak eta hipotesi berriak eman ditu.
Azterketa hauetan guztietan, bakterioen populazioen portaeratik aldaketak benetako bistaratzera pasatzen ari gara, eta, ondoren, zelula-mailan edo banakako azterketa zehatzago eta zehatzagoei ekiten diegu. Laburbilduz, gure proiektuak mikrobio-zelulen biologiari eta fisiologiari buruzko oinarrizko galderei erantzuna eman die, ikuspegi osoago batean ulertzeko nola koordinatzen diren landareekin elkarrekintzaren testuinguruan erantzun bat sortzeko, ezagutza hauetarako emango litzatekeena: 1) kontrol biologikoko estrategia sendoagoak eta bideragarriagoak garatzea, produktu kimikoen erabilera murrizteko xedea dutenak, bakarka edo kudeaketa-estrategiekin batera, kudeaketa-estrategietan edo praktika iraunkorrarekin. Kontsumitzeko prest eta giza gaixotasunen ardura duten fruta edo barazkietan giza patogenoen komunitateak ezabatzen edo eragozten laguntzea.
- UNIVERSIDAD DE MALAGA (UMA)
Lotutako proiektuak
