Advanced

Functional characterization of coiled coil proteins with a putative role in cell architecture in Streptomyces coelicolor

Enarsson, Simon (2017) MOBM18 20122
Degree Projects in Molecular Biology
Abstract
Coiled coil is a simple and versatile type of protein fold. Proteins with this kind of structure play roles in a numerous kind of cellular processes, e.g. DNA repair, nucleoid organization, and cytoskeletal functions. Cytoskeletal intermediate filament (IF) proteins are an example of proteins containing large coiled coil domains. The eukaryotic cytoskeletal proteins tubulin and actin have well-studied homologs in bacteria, whereas much less is known about IF homologs. The first identified bacterial IF-like protein was crescentin in Caulobacter crescentus (2003) followed by FilP in Streptomyces coelicolor (2008). In this work, as the part of the next step to identify additional IF-like proteins, I used S. coelicolor as a model organism to... (More)
Coiled coil is a simple and versatile type of protein fold. Proteins with this kind of structure play roles in a numerous kind of cellular processes, e.g. DNA repair, nucleoid organization, and cytoskeletal functions. Cytoskeletal intermediate filament (IF) proteins are an example of proteins containing large coiled coil domains. The eukaryotic cytoskeletal proteins tubulin and actin have well-studied homologs in bacteria, whereas much less is known about IF homologs. The first identified bacterial IF-like protein was crescentin in Caulobacter crescentus (2003) followed by FilP in Streptomyces coelicolor (2008). In this work, as the part of the next step to identify additional IF-like proteins, I used S. coelicolor as a model organism to investigate functions of six proteins previously identified as coiled coil proteins with possible roles in cell architecture. S. coelicolor is a multicellular bacterium that grows in a way that is similar to filamentous fungi, including mycelium formation by a network of branching hyphae. I used S. coelicolor gene deletion strains to identify possible functions by identifying macroscopic and microscopic mutant phenotypes. The presented results show that none of the six proteins have essential roles for cellular growth. However, they indicate that SCO1300 and SCO5577 have possible roles in DNA repair and nucleoid organization, which is a conclusion partly based on the fact that SCO1300 and SCO5577 are homologs of eukaryotic proteins within the SMC protein family with known functions in these kinds of processes. Furthermore, the results from this work also indicate that SCO1407, SCO1511, SCO2300, and SCO2356 have roles in growth processes affecting hyphal shape and polar growth, making them candidates for being possible IF-like proteins. (Less)
Popular Abstract (Swedish)
Bakterier har också skelett

Bakteriers cytoskelett består av olika typer av proteiner, som ansvarar för bland annat bakteriers rigiditet och form samt är delaktiga i olika tillväxtprocesser. En grupp cytoskelettproteiner som är delaktiga i just tillväxtprocesser är intermediära filament (IF). Syftet med arbetet var att försöka identifiera nya IF i bakterien Streptomyces coelicolor, en viktig bakterie inom bland annat medicin eftersom den producerar många av de antibiotika som används i dag.

Proteiner kodas av gener. Genom en mutation kan man avlägsna enskilda gener från en bakterie och på så sätt identifiera processer som proteinet som genen kodar för är delaktig i. Om en sådan mutation ger upphov till defekter hos bakterien... (More)
Bakterier har också skelett

Bakteriers cytoskelett består av olika typer av proteiner, som ansvarar för bland annat bakteriers rigiditet och form samt är delaktiga i olika tillväxtprocesser. En grupp cytoskelettproteiner som är delaktiga i just tillväxtprocesser är intermediära filament (IF). Syftet med arbetet var att försöka identifiera nya IF i bakterien Streptomyces coelicolor, en viktig bakterie inom bland annat medicin eftersom den producerar många av de antibiotika som används i dag.

Proteiner kodas av gener. Genom en mutation kan man avlägsna enskilda gener från en bakterie och på så sätt identifiera processer som proteinet som genen kodar för är delaktig i. Om en sådan mutation ger upphov till defekter hos bakterien (mutanten) som kan kopplas till en specifik cellulär process så tyder det på att proteinet har en funktion kopplat till den processen. I detta arbete har jag försökt identifiera nya IF genom att ta bort gener som på förhand misstänkts koda för just IF.

Eventuella defekter hos mutanterna identifierades genom att låta dem växa tillsammans med bakterier utan en mutation, så kallad vildtyp, för att sedan jämföra mutant och viltyp och på så sätt upptäcka olikheter i till exempel sättet att växa eller bete sig.
Resultat och slutsats
Resultaten var överlag vaga och gav inga tydliga svar på om någon av de undersökta proteinerna var troliga IF. Däremot så fanns det resultat som antydde att vissa av proteinerna hade funktioner kopplade till tillväxt av bakterien, vilket gör dessa fortsatt möjliga IF. De tydligaste resultaten antydde dock att två av proteinerna antagligen inte är IF utan snarare en annan typ av proteiner som delar vissa likheter med IF i hur de är uppbyggda.

För att komma närmre sanningen om proteinernas funktioner och om någon av dem faktiskt är ett IF återstår mycket jobb. Försöken måste repeteras och i många fall utvecklas och utökas. Detta till trots så har jag kommit en bit på vägen och mina försök och resultat kan används som grund för planering och utförande av kommande försök.


Handledare: Nora Ausmees och Klas Flärdh
Examensarbete för masterexamen – mikrobiologi 30 hp, 2017 (arbetet utfört 2012)
Biologiska institutionen, Lunds universitet (Less)
Please use this url to cite or link to this publication:
author
Enarsson, Simon
supervisor
organization
course
MOBM18 20122
year
type
H2 - Master's Degree (Two Years)
subject
language
English
id
8928174
date added to LUP
2017-11-06 14:11:26
date last changed
2017-11-06 14:11:26
@misc{8928174,
  abstract     = {Coiled coil is a simple and versatile type of protein fold. Proteins with this kind of structure play roles in a numerous kind of cellular processes, e.g. DNA repair, nucleoid organization, and cytoskeletal functions. Cytoskeletal intermediate filament (IF) proteins are an example of proteins containing large coiled coil domains. The eukaryotic cytoskeletal proteins tubulin and actin have well-studied homologs in bacteria, whereas much less is known about IF homologs. The first identified bacterial IF-like protein was crescentin in Caulobacter crescentus (2003) followed by FilP in Streptomyces coelicolor (2008). In this work, as the part of the next step to identify additional IF-like proteins, I used S. coelicolor as a model organism to investigate functions of six proteins previously identified as coiled coil proteins with possible roles in cell architecture. S. coelicolor is a multicellular bacterium that grows in a way that is similar to filamentous fungi, including mycelium formation by a network of branching hyphae. I used S. coelicolor gene deletion strains to identify possible functions by identifying macroscopic and microscopic mutant phenotypes. The presented results show that none of the six proteins have essential roles for cellular growth. However, they indicate that SCO1300 and SCO5577 have possible roles in DNA repair and nucleoid organization, which is a conclusion partly based on the fact that SCO1300 and SCO5577 are homologs of eukaryotic proteins within the SMC protein family with known functions in these kinds of processes. Furthermore, the results from this work also indicate that SCO1407, SCO1511, SCO2300, and SCO2356 have roles in growth processes affecting hyphal shape and polar growth, making them candidates for being possible IF-like proteins.},
  author       = {Enarsson, Simon},
  language     = {eng},
  note         = {Student Paper},
  title        = {Functional characterization of coiled coil proteins with a putative role in cell architecture in Streptomyces coelicolor},
  year         = {2017},
}