DETEKTION OCH KARAKTÄRISERING AV GENER ASSOCIERADE MED SYNTES AV BIOAKTIVA SUBSTANSER I BAKTERIER FRÅN MARINA SEDIMENT DETECTION AND CHARACTERIZATION OF GENES ASSOCIATED WITH THE SYNTHESIS OF BIOACTIVE COMPOUNDS IN BACTERIA FROM MARINE SEDIMENTS OF THE CHILEAN COA Bioactive compounds are increasingly required for diverse biotechnological applications. They are of major relevance in the development of new drugs, such as antibiotics, particularly in the face of the global challenge of multi-drug resistance in microbial pathogens. The World Health Organisation (WHO) identified antibiotic resistance as ?one of the three greatest threats to human health? and warned that the world is in danger of entering a ?post-antibiotic era?, in which no chemotherapeutic agents will be available for treating infectious disease. An excellent opportunity to discover the potential of novel natural products is provided by marine environments, since the diversity of these huge microbial populations is largely unexplored. Actinobacteria represent the most prominent taxon of microorganisms for the production of bioactive compounds, notably antibiotics and antitumor agents and many bioactive natural products for direct health-related application have been isolated from marine Actinobacteria derived from sea sediments. The research project is a multi-disciplinary collaboration between the Universidad Técnica Federico Santa Maria (www.utfsm.cl) in Valpariso, Chile, the Culture Collection University of Gothenburg (CCUG; www.ccug.se) at the Sahlgrenska Academy of the University of Gothenburg and a Small-to Medium-Sized Enterprise (SME), Nanoxis AB (www.nanoxis.com). Bioaktiva substanser är alltmer efterfrågade i bioteknologiska applikationer. De är mycket relevanta i utvecklingen av nya läkemedel, såsom antibiotika, särskilt i dessa tider när multiresistenta sjukdomsframkallande bakterier snabbt har blivit ett globalt problem. Världshälsoorganisationen WHO har identifierat antibiotikaresistens som ?ett av de tre största hoten mot mänsklig hälsa? och varnat för att världen är i fara att gå in i en ?post-antibiotika? era, där inga kemoterapeutiska ämnen kommer att användas för att behandla en smittsam sjukdom. En utmärkt möjlighet att upptäcka potentialen av nya naturprodukter finns i marina miljöer, eftersom artrikedomen av dessa enorma mikrobiella samhällena i stort är outforskad. Actinobacterier representerar en av de mest vanliga klasser av mikroorganismer som producerar bioaktiva substanser, av särskilt intresse antibiotika och antitumörsubstanser. Många bioaktiva naturprodukter som har en direkt användning inom hälsorelaterade områden har isolerats from marina Actinobakterier från marina sediment. Ett stort antal av bioaktiva substanser som producerats av bakterier tillhör gruppen polyketider, icke-ribosomala peptider eller en kombination av de båda. Polyketider och icke-ribosomala peptider är en stor grupp av strukturellt diversa naturliga produkter vilka bildas av polyketid-syntaser (PKS) och icke-ribosomala peptid-syntaser (NRPS) i mikroorganismer. Forskningsprojektet är ett multidisciplinärt samarbete mellan Universidad Técnica Federico Santa Maria (www.utfsm.cl) i Valpariso, Chile, Culture Collection University of Gothenburg (CCUG; www.ccug.se) vid Sahlgrenska Akademien, Göteborgs Universitet och ett Göteborgs-baserat företag, Nanoxis Consulting AB (Small-Medium-sized Enterprise, SME; www.nanoxisconsulting.com). Bakterier från klassen Actinobakterier kommer att isoleras från marina sediment utanför Chiles kust, för att utvärdera graden av artrikedom av dessa bakterier och stammar som bär gener som kodar för polyketid-syntaser (PKS) och icke-ribosomala peptid-syntaser (NRPS). Isolat som har dessa gener kommer att analyseras vidare för produktion av antimikrobiella bioaktiva substanser. Molekylär mikrobiologi kommer att användas för en utförlig bedömning av artrikedomen, samt för utvärdering av komplexiteten av generna som kodar för produktionen av antimikrobiella bioaktiva substanser. Målen med projektet är: 1) Isolera Actinobakterier från marina sediment utanför Chiles kust. 2) Identifiera bakteriella isolat, genom att använda masspektrometri och DNA-sekvensering. 3) Bestämma närvaron av gener som kodar för PKS och NRPS i isolerade stammar. 4) Karaktärisera biosyntetiska PKS- och NRPS-genkluster med hjälp av DNA-sekvensering. 5) Analysera isolat för nya bioaktiva föreningar med hjälp av masspektrometri. 6) Analysera dessa bioaktiva föreningars antimikrobiella aktivitet, genom att använda utvalda bakteriestammar som referens. Artrikedomen i ännu outforskade marina ekosystem är stor, och detta är nyckeln till framgång när man letar efter nya biologiskt aktiva substanser. Det primära målet med detta projekt är att detektera och karaktärisera biosyntes som sker via gener som kodar för PKS och NRPS från Actinobakterier, vars ursprung är marina miljöer från Juan Fernandez-öarna, belägen 670 km utanför Valparaisos kust, samt Punta de Choros-bukten i Coquimbo-regionen, 120 km från närmsta samhälle. Marina sediment kommer att tas från dessa chilenska kustregioner i syfte att isolera marina Actinobakterier. Isolat kommer att identiferas och karaktäriseras, genom att använda verktyg inom molekylärbiologin, såsom MALDI-TOF-MS och DNA-sekvensering. Förekomsten av gener som kodar för PKS och NRPS i isolerade stammar kommer att analyseras och dessa isolat kommer att analyseras vidare med hjälp av masspektrometri-baserad proteomik, i syfte att hitta produktion av nya bioaktiva substanser. Antimikrobiella screening assays av dessa bioaktiva substansers förmåga att hämma modellbakterier kommer att