Паскаль Холс UCLouvain
Професор
Директор з досліджень FNRS
SST/SC - Факультет природничих наук
SST/IBST - Інститут біомолекулярних наук і технологій Лувена (IBST)
IBST
Південний Хрест 4-5/L7.07.06
1348 р. Лювен-ла-Нев
| 1987 рік | Ступінь біологічних наук | Факультети університету Нотр-Дам де ла Пей у Намюрі |
| 1991 рік | Випускник поглиблених досліджень з біології | Католицький університет в Лувені |
| 1994 рік | Доктор наук | Католицький університет в Лувені |
| Молекулярна генетика та геноміка мікробів | LBBMC2106 |
| Клітинна фізіологія мікробів | LBBMC2107 |
| Комплексна робота з біології | LBIO1281 |
| Технологія культури клітин | LBRMC2202 |
Дослідницька діяльність зосереджена на певній групі грампозитивних бактерій, які загалом називаються "молочнокислі бактерії" (LAB), які мають важливе промислове значення у процесі бродіння їжі. Більше того, деякі види LAB є природними членами кишкової мікрофлори ссавців, де вони відіграють корисну роль для здоров'я.
В даний час три модельні види вивчаються на генетичному та фізіологічному рівнях:
- Lactobacillus plantarum
- Lactococcus lactis
- Streptococcus thermophilus
Для вивчення функції генів, які беруть участь у: мультидисциплінарному діапазоні геноміки/постгеноміки, біохімічного та біофізичного підходів.
Для того, щоб покращити наші знання про метаболізм LAB, ми створили повна послідовність геному Streptococcus thermophilus, йогуртовий закваска та унікальний приклад непатогенного стрептокока.
В даний час мікрочипи ДНК використовуються для транскриптомічного аналізу з метою вивчення регуляторні мережі (механізми визначення кворуму для продукування та компетентності бактеріоцину, метаболізм азоту, реакція SOS.)
Метаболічна інженерія і гетерологічний вираз технології також використовуються для проектування штамів LAB, щоб вони служили початковими процесами ферментації молочних продуктів або як системи-господарі для виробництва та доставки певних харчових та фармацевтичних продуктів.
Метаболізм вуглецю, генетичний контроль та метаболічна інженерія
Гомоферментативні ЛАБ мають відносно простий обмін речовин повністю зосереджений на швидкому перетворення цукру в молочну кислоту.
Інші продукти також утворюються як побічні продукти, такі як оцтова кислота, ацетальдегід, етанол та діацетил, що сприяє певним смак ферментованих харчових продуктів. Між метаболізмом азоту та вуглецю майже не відбувається перекриття через обмежену біосинтетичну здатність та обмежений вплив кисню на центральний метаболізм (відсутність очевидного дихання та циклу Кребса). З усіх цих причин ці мікроорганізми розглядаються як ідеальні цілі метаболічної інженерії.
Дослідження метаболізму вуглецю в гомоферментативних LAB головним чином зосереджено на піруват/гліколітичні проміжні продукти, що розсіюють ферменти.
Фундаментальні дослідження зосереджені на функціональній ролі таких ферментів: лактатдегідрогенази, лактат-рацемаза, лактат-оксидази, піруват-оксидази, NADH-оксидази, маніт-дегідрогенази, сорбіт-дегідрогенази.
- Клонування, інактивація, надмірна експресія генів
- Регулювання транскрипції киснем, джерелом вуглецю, .
- Фізіологічна роль цих ферментів: підтримка окислювально-відновного балансу, підтримка градієнта протонів за рахунок продукування АТФ та виживання в стаціонарній фазі, взаємозв'язок між продукцією D-лактату та біосинтезом клітинної стінки
Що стосується застосувань, ми продемонстрували потенціал рекомбінантних штамів щодо проміжного перенаправлення пірувату/гліколітику для отримання:
- Ізомери молочної кислоти
- Ароматичні сполуки (ацетат, ацетальдегід, діацетил)
- Низькокалорійний цукор/підсолоджувачі (маніт, сорбіт, аланін)
Ми також оцінили потенціал рекомбінантних лактобактерій для знешкодження кишкового амонію на кількох гіперамоніємічних моделях мишей. печінкова енцефалопатія.
Основні публікації:
Біосинтез клітинної стінки, контроль лізису та взаємодії з господарем
| Клітинна стінка грампозитивних бактерій (включаючи LAB) містить чотири компоненти (пептидоглікан (PG), тейхоєві кислоти (TA), полісахариди (PS), S-шар [необов’язково] та білки, пов’язані з клітинною стінкою). Основна роль клітинної стінки - протистояти тиску тургору порядку 20 атм у грампозитивних бактерій. Друга основна функція клітинної стінки - це як інтерфейс між мікроорганізмом та його середовищем, що виконує численні взаємодії опосередковані загальними біофізичними властивостями клітинної стінки (наприклад, гідрофобність, заряд) та/або специфічними сполуками клітинної стінки (наприклад, фрагменти PG/ТА та імуномодуляція, поверхневі білки та адгезія до епітеліальних клітин). |
Ми застосували генетичний підхід для кращого розуміння функціональної ролі різних складових клітинної стінки у Lactobacillus plantarum та Lactococcus lactis, впливаючи на їх біосинтез шляхом цілеспрямованої інактивації генів.
Наші сучасні дослідження в цій галузі:
- Модифікація розміру та складу попередників пептидоглікану: функціональна роль аланінової рацемази, глутамат-рацемази, лактата-рацемази, D-Ala-D-Ala дипептидази, D-Ala-D-Ala [або D-Lac] лігази
- D-аланілювання та глікозилювання тейхоєвих кислот щодо дії автолізинів: функціональна роль генів dlt оперону (D-аланілювання) та tagE генів (глюкозилювання)
- Роль гідролаз пептидоглікану
- Роль постмодифікацій пептидоглікану: О-ацетилювання, амідування
Проаналізовано різні фенотипові ознаки отриманих мутантів: ріст, автоліз, морфологія клітин, стійкість/чутливість до антибіотиків, біофізичні властивості, хімічний склад сполук клітинної стінки та їх попередників, взаємодії з господарем [наприклад адгезія до епітеліальних клітин, персистування in vivo в шлунково-кишковому тракті тваринних моделей].
Для організації деяких з цих вдосконалених аналізів було розроблено ряд співпраць з експертами в цій галузі (Ю. Дюфрене [UCL/ISV], М. Клеребезем [Nl], М.-П. Шапо-Шартьє [Пт], Дж. Кок [Nl], Дж. Ерінгтон (Великобританія)).
Що стосується застосувань, було показано, що деякі з побудованих мутантів є такими більш імуногенний при використанні як засоби доставки в режимі реального часу для пероральної імунізації. Мутанти, постраждалі від D-аланілювання ТА, виявились цікавими імуномодулюючі властивості, вони стимулюють вироблення ІЛ-10 (протизапальний цитокін) і надають профілактичний ефект на мишах на моделі запального захворювання кишечника.
Основні публікації:
Метаболічна адаптація до параметрів навколишнього середовища та регуляція генів
Ми здійснили секвенування першого геном Streptococcus thermophilus (штам LMG18311, 1,8 Мб, співпраця з проф. А. Гоффо, проф. М. Бутрі [IS/UCL] та д-ром С. Д. Ерліхом [INRA, Fr]) з метою використання інструменти постгеноміки для вивчення транскрипційних регуляторних мереж боротьба з адаптивною реакцією на параметри навколишнього середовища.
Мікрочипи ДНК регулярно використовуються та впроваджені запитані засоби біоінформатики для зберігання та аналізу даних .
Послідовність геному виявила сильну адаптацію S. thermophilus до своєї екологічної ніші (молока) зі зниженою здатністю до катаболізму цукру та підвищеною здатністю до асиміляції азоту. Крім того, більшість генів, які беруть участь у патогенності стрептококів, відсутні або інактивовані. Його нешкідливий характер, його використання у контрольованих ферментаціях та його пристосування до росту в молоці наводять на думку про розвиток унікальна специфіка у своїй реакції на параметри навколишнього середовища.
Наші сучасні дослідження в цій галузі:
- Функціональна роль глобальних схем регулювання: метаболізм вуглецю, метаболізм азоту, реакція SOS, .
- Функціональна роль двокомпонентних систем регулювання та визначення кворуму: виробництво бактеріоцину, навчання біоплівці та компетентність
Порівняльний аналіз подібних регуляторних мереж, що вивчаються глобальними підходами щодо інших грампозитивних бактерій (Bacillus subtilis, тісно пов'язані LAB та патогенні стрептококи), дозволить встановити загальні регуляторні шляхи і розкрити ключові цільові гени в адаптивній відповіді S. thermophilus. Кінцевою метою є отримання всебічного уявлення на клітинному рівні найважливіших параметрів, що контролюють адаптацію метаболізму у цього мікроба.
Основні публікації:
НАУКОВІ СПІВРОБІТНИЦТВА (ДОСЛІДЖЕННЯ ТА ПРОЕКТИ)
Метаболізм вуглецю та метаболічна інженерія в LAB
| Вчитель. Андре Н. ШАНК | UCL | Бельгія |
| Вчитель. Міхіель КЛЕРЕБЕЗЕМ | ITFN-NIZO харчові дослідження, Еде | Нідерланди |
| Доктор Єроен ХУГЕНГОЛЬЦ | Клуйверський центр-NIZO харчових досліджень, Еде | Нідерланди |
| Вчитель. Віллем М. де VOS | Вагенінгенський сільськогосподарський університет | Нідерланди |
| Доктор Франсуа ЛЮЛЬЄ | Ліонська вища звичайна школа | Франція |
| Вчитель. Олена САНТОС | ITQB-Університет Лісабона, Ієрас | Португалія |
| Вчитель. Маргарита САККО | Неаполітанський університет | Італія |
Біосинтез і деградація клітинної стінки в LAB
Проф. Р. ДАНІЕЛЬ
Дж. ЕРІНГТОН
LAB як пробіотик або живий носій для доставки антигенів/ферментів
| Вчитель. Джос ВАНДЕРЛЕЙДЕН | KUL, Лювен | Бельгія |
| Вчитель. Жак ДЕВЬЄ | ULB/Erasme, Брюссель | Бельгія |
| Доктор Еннік МЕРСЬЄ | Інститут Пастера в Ліллі | Франція |
Геноміка та постгеноміка Streptococcus thermophilus
Проф. Марк БУТРІ та Андре ГОФФЕ
Основне обладнання для молекулярної біології та мікробіології (ПЛР, електрофорез, зчитувач гелю, спектрофотометри, електропоратор, інкубатори, ламінарні потоки.)
ДНК-сканер мікрочипів та інструменти біоінформатики для аналізу та зберігання
Нанодропний спектрофотометр для високоточного кількісного визначення та аналізу чистоти зразків ДНК та РНК
Система капілярного електрофорезу (Bioanalyser) для контролю якості РНК
Малі ферментатори 2 л і 10 л (контроль t °, pH, 02, піна, перемішування)
Високоефективна рідинна хроматографія (ВЕРХ) для аналізу:
Продукти бродіння (ацетат, лактат, цитрат, етанол, ацетоїн, бутандіол)
Цукор (глюкоза, фруктоза, мальтоза, сахароза, лактоза, сорбіт, маніт)