Doktorsvörn í matvælafræði - Gunnar Birgir Sandholt

Föstudaginn 15. febrúar ver Gunnar Birgir Sandholt doktorsritgerð sína í matvælafræði við Matvæla- og næringarfræðideild Háskóla Íslands. Ritgerðin ber heitið: Trypsín úr Atlantshafsþorski (Gadus morhua) – margbreytileiki ísóensíma og veiruhemjandi virkni. Atlantic cod (Gadus morhua) trypsin – isoenzyme diversity and antiviral activity.

Andmælendur eru dr. Turid Rustad, prófessor við NTNU í Noregi, og dr. Guðmundur Óli Hreggviðsson, prófessor við  Líf- og umhverfisvísindadeild Háskóla Íslands.

Leiðbeinendur og umsjónarkennarar voru dr. Ágústa Guðmundsdóttir, prófessor emeritus við Matvæla-og næringarfræðideild, og dr. Bjarki Stefánsson, hjá líftæknifyrirtækinu Zymetech.  Auk þeirra sátu í doktorsnefnd dr. Þórhallur I. Halldórsson, prófessor við Matvæla-og næringarfræðideild, dr. Arthur Löve, prófessor við Læknadeild, og dr. Reynir Scheving, sérfræðingur hjá Zymetech.

Ólöf Guðný Geirsdóttir, dósent og forseti Matvæla- og næringarfræðideildar, stjórnar athöfninni sem fer fram í Hátíðasal Háskóla  Íslands og hefst kl. 13:00.

Ágrip af rannsókn

Markmið doktorsverkefnisins var að einangra og skilgreina mismunandi trypsín ísóensím úr bensamidín hreinsaðri trypsínblöndu. Jafnframt að rannsaka hvort þorskatrypsín geti óvirkjað veirur sem valda sýkingum í efri öndunarvegi.

Byrjað var á að greina trypsín isóensímin X og ZT úr benzamidine hreinsaðri trypsínblöndu. Stöðugleiki þeirra gagnvart breytingum á hitastigi, sýrustigi og ensímhindrum var rannsakaður og borinn saman við áður þekkt trypsín I. Notuð var nýstárleg aðferð, sértæk hvarfefnamæling með massagreiningu, til að bera saman sérhæfni trypsín ísóensíma I og ZT en niðurstöðurnar leiddu í ljós umtalsverðan mun. Þá var einnig nokkur breytileiki í bindingu við ensímhindra á milli trypsín ísóensíma I, X og ZT.

Eiginleiki trypsínblöndunnar til að óvirkja veirur, sem sýkja frumur í efri öndunarvegi, var rannsakaður. Niðurstöðurnar leiddu í ljós að trypsínblandan óvirkjar rhinoveiru 1A og coxsackieveiru B. Meðhöndlun með lágum styrk af þorskatrypsíni leiddi einnig til óvirkjunar coronaveiru. Sýnt var fram á þennan eiginleika þorskatrypsíns með notkun Renilla luciferase mælingar ásamt mælingum á lífvænleika veirumeðhöndlaðra fruma. Þá var sýnt fram á getu þorskatrypsínblöndunnar við að kljúfa coronaveiru spike prótein með Western blot aðferð. Hæfni trypsin ísóensíma I og ZT við að brjóta niður SARS spike prótein var sambærileg, byggt á SDS-PAGE greiningu.

Niðurstöðurnar sýna að þorskatrypsín ísóensím X og ZT hafa áhugaverða eiginleika sem eru frábrugðnir eiginleikum trypsíns I, sem áður hefur verið skilgreint. Einnig var sýnt fram á að þorskatrypsín getur óvirkjað mismunandi öndunarfæraveirur og brotið niður spike prótein sem finnast á yfirborði coronaveira, þar með talið SARS veira.

Abstract

The aim of the thesis work was to identify and characterise different trypsin isoenzymes from a benzamidine purified Atlantic cod (Gadus morhua) trypsin isolate. Also, to test the ability of cod trypsin in deactivating upper respiratory tract viruses.

Initially, the stability of the trypsin isoenzymes I, X and ZT in terms of temperature and pH was characterised along with their sensitivity to various inhibitors. Multiplex substrate profiling by mass spectrometry of trypsin ZT compared to trypsin I revealed a difference in substrate specificity between the two trypsin isoenzymes. Furthermore, trypsin X, I and ZT showed a difference in sensitivity to inhibitors.

The deactivation potential of the cod trypsin isolate towards several upper respiratory viruses was tested. The results demonstrated that cod trypsin can deactivate rhinovirus 1A and coxsackievirus B. Furthermore, cod trypsin deactivated coronavirus. This was shown using Renilla luciferase assay and confirmed with a viability test. Furthermore, cod trypsin degraded recombinant coronavirus spike protein based on Western blot analysis. The SARS coronavirus spike protein was treated with cod trypsin isoenzymes I and ZT to test the contribution of each isoenzyme in the cleavage. Both isoenzymes cleaved the SARS coronavirus spike protein at low trypsin concentrations.

In conclusion, the results show that cod trypsin X and cod trypsin ZT have interesting characteristics that differ from the previously characterised cod trypsin I. Cod trypsin was also shown to deactivate different viruses and to cleave recombinant coronavirus spike proteins.

Um doktorsefnið                

Gunnar Birgir Sandholt er fæddur í Reykjavík árið 1983. Hann lauk stúdentsprófi af náttúrufræðibraut Fjölbrautaskólans í Garðabæ árið 2004, BS-prófi í matvælafræði frá Háskóla Íslands árið 2010 og MS-prófi í efnafræði frá sama skóla árið 2012. Meðfram doktorsnáminu hefur Gunnar starfað við rannsóknir hjá líftæknifyrirtækinu Zymetech ásamt stundakennslu við Háskóla Íslands. Foreldrar Gunnars eru Gíslína G. Sigurgunnarsdóttir og Egill Sandholt. Gunnar er í sambúð með Sigrúnu Agöthu Árnadóttir og búa þau í Reykjavík ásamt börnum hennar Elísabetu Erlu og Alexöndru Árný.