KNAW

Onderzoek

Gerichte remming van bacteriele sporen

Pagina-navigatie:


Wijzig gegevens


Titel Gerichte remming van bacteriele sporen
Looptijd 01 / 2010 - 01 / 2014
Status Lopend
Dissertatie Ja
Onderzoeknummer OND1339506
Leverancier gegevens Projectleider

Samenvatting

Bacteriële sporen zijn in de natuur wellicht de meest robuuste levende systemen. Ze vertegenwoordigen een soort slaaptoestand van de organismen die dagen, weken, maanden of zelfs jaren kan duren. In die tijd zijn de sporen metabool inactief en bestand tegen vele omgevingsstresssituaties. Een zeer belangrijk fundamenteel thema is hoe de spore merkt dat de omgeving weer gunstig genoeg is om groei toe te staan en hoe vervolgens het kieming en uitgroeiprogramma gereguleerd wordt. Deze fundamentele vraag heeft een belangrijke spin-off richting toepassing in de levensmiddelenindustrie. Vanwege de hoge hitteresistentie en het gevaar van onverwachtse kieming en uitgroei past de levensmiddelenindustrie doorgaans een ?worse case? zware thermische behandeling toe om producten te conserveren. Deze veelal empirische behandeling levert weliswaar microbiologisch stabiele producten op maar bemoeilijkt het behouden van vele gewenste eigenschappen van product kwaliteit zoals structuur, smaak en een hoge voedingswaarde. Deze laatste eigenschappen worden meer en meer belangrijk niet in het minst omdat de consument dergelijke eigenschappen meer en meer wenst van geprocesste levensmiddelen. Om een balans te vinden tussen microbiële houdbaarheid en productkwaliteit is een gerichte op kennisgebaseerde benadering sterk te prefereren. Het geeft voordelen zowel in een betere efficiëntie van ontwikkeling van een nieuwe approach als bij het verhogen van de robuustheid van de systemen tegen externe omgevingsverstoringen. In dit project zullen we een gerichte inactivatie uitvoeren van genen waarvan we weten dat ze bij kieming en uitgroei van Bacillus subtilis sporen tot expressie komen. De mutanten zullen worden geanalyseerd op kieming en uitgroeigedrag. We zullen beginnen met twee genen waarvan we in ons lab. hebben vastgesteld dat ze bij vegetatieve cellen van belang zijn voor de resistentieopbouw tegen sorbinezuur. Genen met een cruciale functie in sporenkieming na thermische stress en / of in aanwezigheid van sorbinezuur zullen vervolgens ook in echte bederfisolaten worden geanalyseerd op aanwezigheid en functie bij sporenkieming. Initiële tests met stoffen uit aanwezige chemische bibliotheken zullen worden uitgevoerd. Voor dergelijke kandidaat remmers en hun targets zal het voor de aanwezige levensmiddelen- industrie mogelijk zijn screeningsprogramma?s op te zetten die gericht zijn op het vinden van natuurlijke remmers van hun activiteit teneinde die te gebruiken bij de ontwikkeling van nieuwe milde conserveringsstrategieën in eerste instantie gebaseerd op het vinden van stoffen die in synergie met hitte en zwakzuur werken.

Samenvatting (EN)

Bacterial spores are a metabolically ?sleeping state? of the organisms and can survive extreme environmental stress for prolonged periods. Such survival is a major problem to the food industry as spores are commonly present in the ingredients of many manufactured food products. ?Awakening? of spores progresses through germination and outgrowth followed by vegetative cell division. The molecular mechanisms that awake these dormant structures and ensure their recovery from possibly endured injury have recently been addressed with genomics studies. These tools have allowed for an analysis of the germination receptors and outgrowth-specific gene-expression program in aerobic spore-formers of the genus Bacillus. In wild-type B. subtilis cells grown under standard conditions information on the molecular processes involved in germination/outgrowth progression shows that among the germination specific genes also some stress specific genes are, transiently, expressed. What a possible functional role of this could be during germination/outgrowth is unclear. In the current STW proposal we will use targeted mutant analysis to study in detail the contribution of individual genes and regulatory units to the germination and outgrowth progression of Bacillus subtilis spores. As an initial positive control we will knock-out two genes of which our laboratory has meanwhile shown that they are important for the stress response of vegetative cells against sorbic acid, the most used food preservative. In order to know which phase the spores have passed, germination/outgrowth stage specific GFP-reporters will be used. To assess the behaviour of the internal pH, a very important physiological parameter, we will use a pH sensitive GFP expressed in spores. Preliminary experiments to make such reporters and the pH sensor have been successfully performed in our laboratory. Finally, where we will have identified candidate germination control genes we will verify their role in germination and outgrowth of spores after a thermal treatment as well as their presence and function in real food spoilage isolates.

Betrokken organisaties

Overige betrokken organisaties

Unilever, DSM, Friesland-Campina, PURAC

Betrokken personen

Onderzoeker Dr. A.S. ter Beek
Projectleider Prof.dr. S. Brul
Promovendus W.R. Abhyankar (MSc)
Promovendus R. Pandey (MSc)

Bovenliggende onderzoeksactiviteit(en)


Omhoog
Ga terug naar de inhoud
Ga terug naar de site navigatie