Granty z Miniatury 3 na UPWr

W kolejnym konkursie Narodowego Centrum Nauki na projekty badawcze Miniatura 3 naukowczynie z Uniwersytetu Przyrodniczego we Wrocławiu zdobyły łącznie blisko 350 tysięcy złotych na badania prowadzone do końca 2020 roku. To dr Anna Serwotka-Suszczak z Katedry Biologii Molekularnej, dr Sylwia Prochowska z Katedry Rozrodu z Kliniką Zwierząt Gospodarskich, dr Anna Kancelista z Katedry Biotechnologii i Mikrobiologii Żywności, dr Monika Dymarska i dr Marcelina Mazur z Katedry Chemii, dr Joanna Miedzianka z Katedry Technologii Rolnej i Przechowalnictwa oraz dr Sabina Lachowicz z Katedry Technologii Fermentacji i Zbóż

Flawonoidy i mikrobiom jelitowy

Dr Monika Dymarska zdobyła finansowanie na projekt „Porównanie serii flawonów, flawanonów oraz ich glikozydów uzyskanych metodami biotechnologicznymi pod kątem aktywności prebiotycznej i hamującej wzrost wybranych mikroorganizmów patogennych”.

– Flawonoidy to drugorzędowe metabolity roślin obecne w codziennej diecie ludzi. Ze względu na prozdrowotne właściwości są też coraz częściej wykorzystywane jako składniki suplementów diety czy dodatki do żywności. Większość spożytych flawonoidów trafia do jelita grubego w niezmienionej postaci i tam może wywierać wpływ na skład ilościowy i jakościowy mikroflory, a wiemy już, że prawidłowa równowaga mikrobiomu jelitowego jest istotnym warunkiem właściwego funkcjonowania całego ludzkiego organizmu – tłumaczy dr Monika Dymarska.

Głównym zamierzeniem realizowanego przez nią projektu jest ocena wpływu O-metyloglukozydów flawonoidowych, uzyskanych na drodze biotransformacji, na wzrost mikroorganizmów probiotycznych i patogennych dla ludzi. – Dzięki biotransformacjom możliwe jest wydajne, tanie i bezpieczne dla środowiska pozyskiwanie związków, których synteza chemiczna byłaby trudna lub wręcz niemożliwa. Zidentyfikowanie związków o silnych właściwościach prebiotycznych może być pierwszym krokiem do badań, które doprowadzą do stworzenia nowych preparatów leczniczych opartych na związkach pochodzenia naturalnego – podkreśla dr Dymarska.

Co kryją grzyby?

Dr Anna Kancelista w Katedrze Biotechnologii i Mikrobiologii Żywności Wydziału Biotechnologii i Nauk o Żywności UPWr bada zdolności grzybów strzępkowych, głównie z rodzaju Trichoderma, do produkcji wybranych hydrolaz, zwłaszcza celulaz i ksylanaz oraz ich wykorzystaniu w procesie hydrolizy odpadowej ligninocelulozy.

– Odpady te stanowią doskonały surowiec, który można zastosować jako źródło węgla i energii w pozyskiwaniu wartościowych produktów, m.in. enzymów pochodzenia mikrobiologicznego. Z drugiej strony otrzymane hydrolizaty ligninocelulozowe mogą być wykorzystane w dalszej produkcji wielu innych cennych związków, takich jak bioetanol, lipidy czy poliole – tłumaczy dr Kancelista i przyznaje, że jej praca daje możliwość poszukiwania nowych mikroorganizmów o interesujących właściwościach, mogących znaleźć w przyszłości zastosowanie w innowacyjnych procesach biotechnologicznych.

Badania w projekcie realizowanym w ramach Miniatury 3 realizowane są w kilku etapach, to m.in. izolacja nowych szczepów grzybów strzępkowych z okolic fiordów i gór w Norwegii, ich identyfikacja oraz charakterystyka wybranych produktów ich biosyntezy, ze szczególnym uwzględnieniem enzymów o niskiej optymalnej temperaturze działania, tzw. psychrozymów.

– Zakłada się, że środowisko bytowania ma znaczące odzwierciedlenie w metabolizmie drobnoustrojów. Izolacja mikroorganizmów żyjących naturalnie niskich temperaturach pozwala przypuszczać, że ich enzymy będą wykazywać optymalne działanie właśnie w takich warunkach. To zaś przekłada się na małe nakłady energii, co w konsekwencji może przyczynić się do obniżenia kosztów procesów biotechnologicznych – dodaje dr Anna Kancelista.

Owoce pod lupą

Oliwnik wielokwiatowy to rozłożysty krzew, który osiąga wysokość około 3 metrów. Ma silnie i przyjemnie pachnące kwiaty, które przyciągają owady zapylające, więc chętnie jest sadzona przy pasiekach. Owoce o kwaskowym smaku dojrzewają od czerwca i lipca i u większości odmian opadają na ziemię. Roślina ta nie wymaga specjalnych warunków, ale lepiej owocuje w miejscach słonecznych, na glebach lekkich, niezbyt wilgotnych, obojętnych do słabo zasadowych. Większość odmian wymaga zapylenia krzyżowego.

Oliwnik, nazywany też gumi lub guomi, w Stanach Zjednoczonych jest ceniony ze względu na walory zdrowotne owoców, które zawierają substancje o właściwościach przeciwnowotworowych. Są również źródłem wielu witamin, mikroelementów, aminokwasów i związków polifenolowych i karotenoidów. Dr Sabina Lachowicz będzie badać owoce oliwnika i liście właśnie pod kątem zawartości związków bioaktywnych o wielokierunkowej aktywności biologicznej. Aktualnie jest na pięciomiesięcznym stażu na The University of British Columbia w Vancouwer w Kanadzie w ramach stypendium Dekaban (The Dr. and Mrs. A. S. Dekaban Foundation).  

„Zielone” rozpuszczalniki

Dr Marcelina Mazur zdobyła finansowanie na badania nad „zielonymi” rozpuszczalnikami, łatwo biodegradowalnymi, nietoksycznymi oraz tanimi i prostymi w przygotowaniu.

– Zajmuję się zastosowaniem lipaz w syntezie laktonów z podstawnikiem aromatycznym. Laktony to cykliczne, wewnątrzcząsteczkowe estry. Mogą one posiadać różnej wielkości pierścień laktonowy. Jednymi z najczęściej spotykanych są δ-laktony, zawierające pierścień sześcioczłonowy. Laktony występują naturalnie głównie jako metabolity wtórne roślin, lecz izolowane są także z grzybów oraz gąbek. Wykazują wiele istotnych właściwości biologicznych, takich jak antyfidantna, antydrobnoustrojowa czy antyproliferacyjna – tłumaczy dr Marcelina Mazur.

Zastosowanie lipaz jest korzystne ekonomicznie, stąd też ich znaczna obecność w różnych gałęziach przemysłu i łatwa dostępność. Enzymy te, przy udziale obecnego w reakcji nadtlenku wodoru, katalizują proces utlenienia kwasów organicznych lub estrów do odpowiednich nadkwasów. Utworzony nadkwas zużywany jest  następnie w reakcji utlenienia ketonów do laktonów. Zwykle reakcje te prowadzone są w rozpuszczalnikach organicznych takich jak octan etylu lub toluen, ale projekt realizowany na Uniwersytecie Przyrodniczym we Wrocławiu pozwoli sprawdzić, czy reakcje te można przeprowadzać w bezpiecznych dla środowiska „zielonych” rozpuszczalnikach.

Co ma białko do oleju?

Grant realizowany przez dr Joannę Miedziankę dotyczy właściwości funkcjonalnych preparatów białkowych z produktów ubocznych przemysłu olejarskiego, dokładniej zaś, podniesienia tych właściwości.

– Preparaty białkowe to inaczej produkty o wysokiej zawartości białka. Charakteryzują się nie tylko korzystnym składem chemicznym i dużą wartością odżywczą, ale i optymalnymi właściwościami funkcjonalnymi, które wpływają na sposób ich oddziaływania ze składnikami żywności, a tym samym na sposób praktycznego wykorzystania w przemyśle spożywczym – tłumaczy dr Miedzianka i dodaje, że jak do tej pory handlowe preparaty białkowe otrzymywane z produktów ubocznych przemysłu olejarskiego wykazują słabe cechy funkcjonalne, a ich uzyskanie wiąże się zazwyczaj z niską wydajnością oraz wysokimi kosztami izolacji.

Skuteczną metodą stosowaną do kształtowania tych właściwości jest więc modyfikacja chemiczna, np. acetylacja.

– I dlatego w moich badaniach określam wpływ warunków acetylacji na kształtowanie się właściwości funkcjonalnych, wartości odżywczej oraz strawności in vitro wybranych handlowych preparatów białkowych otrzymanych z produktów ubocznych przemysłu olejarskiego (wytłoków po tłoczeniu oleju na zimno). Uzyskane wyniki badań dadzą wiedzę, która może być wykorzystana do modyfikowania preparatów białkowych wyizolowanych z produktów ubocznych przemysłu olejarskiego – mówi dr Joanna Miedzianka.

Co może kot?

W Katedrze Rozrodu UPWr od 2005 roku prowadzone są prace nad wdrożeniem do praktyki klinicznej biotechnik rozrodu u kota domowego i dzikich kotowatych. Jednym z powodów, dla których te techniki nie są u kotów stosowane tak powszechnie jak u psów czy zwierząt gospodarskich, jest problem z pobraniem nasienia od kocura. Obecnie powszechnie wykorzystywana jest metoda pobierania nasienia po indukcji farmakologicznej, jednak ze względu na zróżnicowaną skuteczność wymaga ona optymalizacji. 

– Moje badania dotyczą immunolokalizacji oraz ekspresji genu i białka receptorów adrenergicznych i receptora oksytocyny w różnych odcinkach najądrza kota domowego. Chodzi o wyjaśnienie mechanizmów odpowiedzialnych za wyrzut nasienia, co umożliwi określenie potencjalnych punktów uchwytu różnych substancji czynnych.  Zastosowanie metod ilościowych pozwoli na wykrycie potencjalnej korelacji pomiędzy liczbą receptorów a ilością nasienia pozyskaną od danego samca – tłumaczy dr Prochowska i dodaje, że uzyskanym wynikom będzie można poprawić skuteczność farmakologicznej metody pobierania nasienia u kota domowego lub opracować nową procedurę, z wykorzystaniem innych substancji czynnych niż obecnie stosowana. Kluczowe w tej procedurze jest zaś to, że pozwoli ona na szersze zastosowanie biotechnik rozrodu u kotowatych, w tym u gatunków zagrożonych wyginięciem – kot domowy traktowany jest jako organizm modelowy dla swoich dzikich krewnych.

By lepiej leczyć raka

Dr Anna Serwotka-Suszczak prowadzi badania, które mają ocenić wpływ włączenia tokeranibu do podstawowej struktury leków przeciwnowotworowych opartych na Pt (cis-platyna, oksaliplatyna i transplatyna).

– Dotychczasowe badania wykazały, że tokeranib, inhibitor kinaz tyrozynowych, jest skuteczny w leczeniu m.in. psiej mastocytomy. Jest również testowany pod kątem zastosowania w leczeniu psich guzów chromochłonnych oraz nowotworów podścieliskowych przewodu pokarmowego. Jednocześnie mimo wysokiej skuteczności, długotrwałe leczenie tokeranibem może skutkować wytworzeniem oporności na ten lek, związanej z powstawaniem wtórnych mutacji, prowadząc do jedynie tymczasowego zahamowania progresji nowotworu u niektórych pacjentów – mówi dr Serwotka-Suszczak i dodaje, że badania nad kompleksami innych inhibitorów kinaz tyrozynowych z cis-platyną i jej analogami wykazały, że powstałe w ten sposób leki hybrydowe charakteryzują się wyższą skutecznością, ale też ograniczeniem nabywanej lekooporności.

Projekt realizowany w ramach tej edycji programu Miniatura 3 ma poszerzyć wiedzę w zakresie syntezy leków hybrydowych i mechanizmów zabezpieczania przed lekoopornością.

kbk