Mohammad Nasir Uddin: Et nyt perspektiv på lagring af zink og biofortifikation – analyse af zink-bindende egenskaber i byg (Hordeum vulgare)

Korn indeholder færre proteiner og mineraler end andre bælgplanter. På trods af dette stammer op til 75 % af det daglige kalorieindtag hos mennesker, der bor i udviklingslandenes landdistrikter, fra fødevarer baseret på korn med meget lav biotilgængelighed og lave koncentrationer af zink. I det biologiske system er zink almindeligvis bundet til lavmolekylære vægt-kelatorer (nicotianamin og phytochelatin), og dets binding til proteiner er hidtil ikke undersøgt. Nogle reserveproteiner kaldet ”lagerproteiner” er hyppigt forekommende og kan spille en væsentlig rolle, ikke alene for bevaringen af næringsstoffer, men også for bevaringen af mineraler. Størstedelen af den hidtidige forskning omkring biofortifikation af zink har fokuseret på proteiner, der forekommer i mindre omfang i kornet (dvs. transportproteiner, kelatorer osv.), mens forskningen kun i mindre omfang har rettet sig mod potentialet hos de rigeligt forekommende ”lagerproteiner” (f.eks. hordein i byg endosperm (frøhvide)) til at fungere som zink-bindende proteiner.

Under sit ph.d.-studium har Nasir Uddin gennemført en række forsøg v.h.a. molekylære og biokemiske teknikker såsom transcriptomik og proteomik med henblik på at øge kornets indhold af zink og har foreslået en metode til forbedring af proteinkvaliteten/-kvantiteten i byg. En Western blotting analyse af zink blev udviklet og anvendt til identifikation af zink-bindende proteiner i byg. Endvidere udførtes zink-IMAC kromatografi efterfulgt af proteinidentifikation ved brug af massespektrometri til karakterisering af de hyppigst forekommende zink-bindende proteiner. Desuden blev der udført gødningseksperimenter med zink efterfulgt af kvantitativ real-time PCR til genekspressionsanalyse af spirende byg for at belyse indflydelsen af zink på byg-hordeiner, nicotianimin syntase, YSL (Yellow Stripe Like) transportproteiner, katalase, glutathion-svovl-transferase, serpiner og ?-amylase-inhibitorer osv.

Resultaterne fra disse eksperimenter tyder på, at nogle hyppigt forekommende lagerproteiner i byg, såsom B- hordeiner, kan binde zink eller indvirke på oplagringen af zink. Endvidere blev der identificeret et sæt gener/proteiner blandt overfamilierne cupin og prolamin, som muligvis fungerer som zinklager i kornet. Hertil kommer, at ph.d.-projektet også antydede en sammenhæng mellem zinkkoncentrationen og redox-stadier af svovlholdige lagerproteiner i byg. Desuden er nogle af de metoder, der er udviklet i dette projekt, nye og aldrig før anvendt i byg. Derfor kan de vigtigste resultater fra dette projekt være nyttige til anvendelse i fremtidige zink-biofortifikationsstrategier såvel som til at øge proteinkvaliteten/-mængden i korn.

Ph.d.-studiet er gennemført ved Institut for Molekylærbiologi og Genetik, Faculty of Science and Technology, Aarhus Universitet.

Sted: Auditoriet, AU Flakkebjerg, Forsøgsvej 1, 4200 Slagelse
Dato: Mandag den 24. marts 2014 kl. 13
Afhandlingens titel: A new perspective of zinc storage and biofortification: Unraveling the role of zinc binding properties of barley
Kontaktinfo: Mohammad Nasir Uddin, e-mail: MohammadNasir.Uddin@agrsci.dk, tlf.: 31719261

Bedømmelsesudvalg:
Professor Roger Reeves, Department of Chemistry, Massey University, Palmerston North, New Zealand
Professor Jan K. Schjoerring, Institut for Plante- og Miljøvidenskab, Københavns Universitet
Lektor Søren Borg (formand), Institut for Molekylærbiologi og Genetik, Aarhus Universitet

Hovedvejleder:
Lektor Eva Vincze, Institut for Molekylærbiologi og Genetik, Aarhus Universitet

Medvejleder:
Dr. Giuseppe Dionisio, forskningsassistent, Institut for Molekylærbiologi og Genetik, Aarhus Universitet

Sprog: Ph.d.-afhandlingen forsvares på engelsk

Forsvaret er offentligt.

Afhandlingen ligger til gennemsyn på Graduate School of Science and Technology/GSST, Ny Munkegade 120, bygning 1521, lokale 112, 8000 Aarhus C.