| dc.description.abstract | Nokre av dagens største helseproblem, inkludert overvekt, diabetes og allergiar, er påverka av tarmfloraen. Koloniseringa av kommensale bakteriar til vert, samt infeksjonar forårsaka av patogene bakteriar, avhenger begge av interaksjonar mellom bakterielle adhesin og spesifikke komponentar av mucus som kler epitel i magetarmkanalen, luftvegane og urinvegane i menneske. Spesifisiteten til desse interaksjonane er difor ein nøkkel for å kunne forstå komposisjonen av tarmfloraen i menneske, og helseproblem knytt til denne.
Målet med denne oppgåva var å teste brukbarheita av, og optimalisere prosedyren til dei to toppmoderne nanobioteknologimetodane kraftspektroskopi og litografi, i studiar av bakteriell adhesjon til mucin.
Kraftige verktøy som tillèt målingar av krefter ned til brytingskrafta av enkeltbindingar er naudsynt for å kunne bestemme mekanismane som ligg til grunn for bakteriell adhesjon. Atomkraftmikroskopi (AFM) er eit slikt verktøy, og det vart difor testa, og metoden optimalisert, for studiar av interaksjonar mellom bakteriar og mucin eller huda til bakteriefrie eller konvensjonelle atlanterhavslakseyngel (Salmo salar). AFM-målingar resulterte i kraftkurver som kunne brukast til å bestemme interaksjonssannsyn, deadhesjonsarbeid og brytingskrefter for interaksjonar mellom bakteriar og mucin eller fiskehud. Resultata indikerer at bakteriar festar seg til bakteriefrie lakseyngel i større grad enn til konvensjonelle lakseyngel, mulegvis på grunn av den mindre modne, og derfor mindre beskyttande, mucusbarrieren hjå bakteriefrie lakseyngel.
I tillegg indikerer observasjonar at sialinsyreinnhaldet til mucinoverflater minkar sannsynet for binding av bakteriar til mucin, mulegvis gjennom tildekking av gjenkjenningsseter på mucinar. Bindingstypar som liknar dei observert for protein-protein-, glykan-glykan- og protein-glykan-interaksjonar i andre studiar vart observert. Likevel fører mangelen på replikat og ein veletablert metode til minka pålitelegheit av tolkinga av resultata.
Framstilling av enkle, billige og reproduserbare mikromatriser, enten beståande av glykanklynger eller av enkeltbakteriar, viser stort potensial for high throughput-analysar av glykomet eller eigenskapar til enkeltceller. Eit av måla med oppgåva var å optimalisere litografi- og mikrokontaktprinting-metoden utvikla av K. L. Krigul, for å framstille glykan-mikromatriser eller bakterielle mikromatriser med glykan som immobiliseringsmiddel. Bakterielle mikromatriser med strukturar på mikrometernivå vart framstilt, ved bruk av polyetylenimin (PEI) avsett på passiverte glasoverflater. Grunna den avgrensa tida tilgjengeleg for utføring av eksperimenta i denne oppgåva vart det ikkje framstilt glykanmikromatriser eller bakterielle mikromatriser med glykan som immobiliseringmiddel. | |
| dc.description.abstract | Some of today's major health problems, including obesity, diabetes, and allergies, are impacted by the gut microbiota. Colonization of commensal bacteria to hosts, and pathogen infection of hosts, both rely on the interactions between bacterial adhesins and specific components of mucus lining the epithelium of gastrointestinal, respiratory and genitourinary tracts of humans. The specificity of these interactions is, therefore, a key to understanding the composition of the human gut microbiota, and health problems related to it.
The aim of this thesis was to test the applicability of and optimize, the procedure of the two state-of-the-art nanobiotechnology methods force spectroscopy and lithography, in studies on bacterial adhesion to mucins.
Powerful tools enabling measurements of forces down to the rupture of single bonds are needed in order to unravel the mechanisms underlying bacterial adhesion. Atomic force microscopy (AFM) is one such tool, and it was therefore tested, and the method optimized, for the study of interactions between bacteria and mucins or the skin of germfree or conventional Atlantic salmon (Salmo salar) fry. Force curves were obtained through AFM measurements, and interaction probabilities, deadhesion work and rupture forces of interactions between bacteria and mucins or the skin of germfree or conventional salmon fry were determined. Results indicated that bacteria adhere to germfree salmon fry to a greater extent than conventional salmon fry, possibly due to a less mature, and thus less protective, mucosal barrier of germfree fry.
Additionally, observations indicated that the sialic acid content of mucin surfaces decreases the binding probability of bacteria to mucins, possibly by masking recognition sites on the mucins. Binding types resembling the ones observed for protein-protein, glycan-glycan and protein-glycan interactions in other studies were observed. However, the lack of sufficient replicates and a well-established method limits the reliability of the interpretation of the results obtained.
The fabrication of simple, cheap and reproducible microarrays, either containing patches of glycans, or single bacteria, presents a great potential for studying the glycome, or properties of single cells, in a high throughput manner. Another objective of this thesis was to optimize the lithography and microcontact printing method developed by K. L. Krigul, in order to fabricate glycan microarrays, and bacterial microarrays using glycans as the immobilization agent. Bacterial microarrays with micrometer scale features were successfully fabricated, using poly(ethylene)imine (PEI) deposited on passivated glass surfaces. Due to the limited time available for conducting the experiments in this thesis, glycan microarrays, as well as bacterial microarrays using glycans as the immobilization agent, were not fabricated. | |