Doktorsvörn í lífverkfræði- Þórdís Kristjánsdóttir

Vörninni verður streymt

Doktorsefni: Þórdís Kristjánsdóttir

Heiti ritgerðar: Þróun lítt rannsakaðra baktería sem frumuverksmiðjur: Áhersla á efnaskiptalíkön og -verkfræði fyrir Rhodothermus marinus og Lactobacillus reuteri (Development of non-model bacteria as cell factories: Focusing on metabolic modelling and engineering of Rhodothermus marinus and Lactobacillus reuteri) 

Andmælendur:
Dr. Sheila Ingemann Jensen, sérfræðingur við DTU, Tækniháskólann í Danmörku
Dr. Eduard Kerkhoven, dósent við Chalmers tækniháskólann í Gautaborg, Svíþjóð

Leiðbeinendur:
Dr. Steinn Guðmundsson, prófessor við Iðnaðarverkfræði-, vélaverkfræði- og tölvunarfræðideild Háskóla Íslands
Dr. Guðmundur Óli Hreggviðsson, prófessor við Líf- og umhverfisvísindadeild Háskóla Íslands 

Einnig í doktorsnefnd:
Dr. Ólafur H. Friðjónsson, fagstjóri hjá Matís
Dr. Markus J. Herrgård, sérfræðingur við BioInnovation Institute, Danmörku 

Doktorsvörn stýrir: Dr. Rúnar Unnþórsson, prófessor og deildarforseti Iðnaðarverkfræði-, vélaverkfræði- og tölvunarfræðideildar Háskóla Íslands 

Verkefnið var unnið í samstarfi milli Iðnaðarverkfræði-, vélaverkfræði- og tölvunarfræðideildar, Líf- og umhverfisvísindadeildar og Matís.

Ágrip
Vegna loftslagsbreytinga og offjölgunar mannkyns er mikil þörf á sjálfbærum aðferðum í efnaiðnaði, s.s. notkun lífmassavera. Markmið þessa verkefnis var að rannsaka möguleikann á að nota tvær örverur, sem ekki eru skilgreindar sem tilraunalífverur, þ.e. eru tiltölulega lítt þekktar, til framleiðslu iðnaðarefna úr endurnýjanlegum lífmassa. Til þess voru efnaskiptalíkön og -verkfræði notuð. Yfirleitt eru tilraunalífverur notaðar sem frumuverksmiðjur, en það getur verið óákjósanlegt að nota þær í lífmassaverum þar sem umhverfið getur verið öfgakennt. Rhodothermus marinus er hitakær baktería sem getur notað fjölsykrur úr flóknum lífmassa og framleitt karótenóíða. Lactobacillus reuteri er baktería sem getur vaxið við breytt hitastigsbil miðað við aðrar LAB og getur búið náttúrulega til 1,3-própanedíól og B12 vítamín.
Efnaskiptalíkön af báðum þessum bakteríum voru smíðuð, farið var yfir þau handvirkt og þau prófuð. L. reuteri líkanið var notað til að spá fyrir um hvernig útsláttur ákveðins gens og mismunandi kolefnisgjafar hafði áhrif á flæði helstu lífefna í miðlægu efnaskiptanetinu og til að finna leiðir til að búa til 1-própanól. Þó nokkrir hlutar af efnaskiptaneti R. marinus voru skoðaðir sérstaklega og í kjölfarið var frumuþéttni og karótenóíðframleiðsla rannsökuð við mismunandi vaxtar- og arfgerðaraðstæður.
R. marinus framleiðir náttúrulega γ-karótenóíða í miklu magni. Karótenóíð nýmyndunargenin og -ferillinn í R. marinus voru rannsökuð með það að markmiði að útbúa grunnstofn fyrir framleiðslu á iðnaðarkarótenóíðum. Í framhaldinu fékkst stökkbrigði sem býr til lycopene, sem er sameiginlegur forveri margra karótenóíða. Þetta er fyrsti þekkti R. marinus stofninn sem býr til markaðsvænt karótenóíð, og  því er það mikilvægt skref í átt að stofni sem hægt er að nota í iðnaði.
Núverandi aðferðir sem notaðar eru til að erfðabreyta R. marinus eru takmarkaðar af fjölda valgena, sem erfitt er að endurnota fyrir frekari erfðabreytingar. Hitaþolið CRISPR-Cas9 kerfi var þróað, sem gefur vonir um víðtækari og auðveldari erfðabreytingar í R. marinus í framtíðinni. Afrakstur verkefnisins er aukinn skilningur á efnaskiptum R. marinus og L. reuteri. Efnaskiptalíkönin sem smíðuð voru auka möguleika á hagnýtingu og R. marinus stökkbrigðið sem framleiðir lycopene er hægt að nota sem grunnstofn fyrir frekari stökkbreytingar til framleiðslu fleiri iðnaðarkarótenóíða.

Um doktorsefnið

Þórdís Kristjánsdóttir er fædd 10. júlí 1989 og uppalin í Reykjavík. Hún lauk stúdentsprófi frá Verzlunarskóla Íslands 2009, BS-prófi í lífefnafræði frá Háskóla Íslands 2013 og MS-prófi í kerfislíffræði frá DTU, Tækniháskólanum í Danmörku, 2015. Hún hóf störf hjá Matís að loknu meistaranámi og byrjaði í doktorsnámi 2016 sem hún hefur stundað meðfram öðrum verkefnum hjá Matís. Foreldrar Þórdísar eru dr. Sigríður Hjörleifsdóttir líffræðingur og Kristján G. Sveinsson verkfræðingur. Þórdís er gift Bjarka Ómarssyni verkfræðingi.