Identification of cytochrome a assembly factors in Bacillus subtilis
(2018) MOBY01 20181Degree Projects in Molecular Biology
- Popular Abstract (Swedish)
- Bakterier som inte blir blå kan lära oss om andning
Om du andas i en plastpåse täcks påsens väggar snabbt av vattendroppar från din utandningsluft. Skulle du istället lägga in en petriskål med kolonier av bakterien Bacillus subtilis i plastpåsen hade du efter ett dygn sett likadana vattendroppar – bakterierna andas. Vi är evolutionärt separerade från dessa oerhört små, encelliga varelser med flera miljarder år, men ändå delar vi förmågan att andas. Så, vad innebär då att andas? I grund och botten innebär andning att utnyttja syre från luften omkring oss till att utvinna energi ur vår mat. För detta krävs elektrontransportkedjan, en serie proteiner förankrade i membranen till våra mitokondrier och till bakteriernas cellmembran.
När... (More) - Bakterier som inte blir blå kan lära oss om andning
Om du andas i en plastpåse täcks påsens väggar snabbt av vattendroppar från din utandningsluft. Skulle du istället lägga in en petriskål med kolonier av bakterien Bacillus subtilis i plastpåsen hade du efter ett dygn sett likadana vattendroppar – bakterierna andas. Vi är evolutionärt separerade från dessa oerhört små, encelliga varelser med flera miljarder år, men ändå delar vi förmågan att andas. Så, vad innebär då att andas? I grund och botten innebär andning att utnyttja syre från luften omkring oss till att utvinna energi ur vår mat. För detta krävs elektrontransportkedjan, en serie proteiner förankrade i membranen till våra mitokondrier och till bakteriernas cellmembran.
När våra födoämnen bryts ner frigörs elektroner och protoner. Elektronerna förs till elektrontransportkedjan, där de sedan strömmar från protein till protein. Vid varje steg i kedjan utnyttjas en del av elektronernas energi till att pumpa protoner tvärsöver membranet, ungefär som att pumpa upp vatten till en hög höjd. Eftersom protoner är positivt laddade bygger detta upp en koncentrations- och laddningsskillnad över membranet. När protonerna sedan flödar tillbaka igenom membranet för att jämna ut denna skillnad, driver de ett stort enzym som kallas ATP-syntas i rörelse. Detta sker häpnadsväckande likt ett forsande vattendrag över ett kvarnhjul. Då enzymet snurrar sätter det samman molekylen ATP, vilken är cellernas universella energivaluta. Det är på sätt och vis detta som menas när vi säger att vi får vår energi från maten vi äter; maten utnyttjas för att skapa ATP. Vattnet i vår andedräkt bildas i sin tur vid elektrontransportkedjans slut. Kedjans sista länk utgörs av ett enzym, ett så kallat terminalt oxidas, vilket för samman elektronerna med protoner och syrgas för att bilda vatten. Denna reaktion kan sägas driva hela elektrontransportkedjan.
Trots att andning är så grundläggande, har vi än så länge relativt basala kunskaper om hur dess molekylära maskineri byggs upp och fungerar. Bacillus subtilis är en praktisk organism att studera för att lära sig mer om terminala oxidaser. Medan människans mitokondrier enbart har ett sorts terminalt oxidas, har Bacillus subtilis så många som fyra. Tack vare detta överlever bakterien om ett av dem inte skulle fungera, exempelvis som följd av att en gen som är ansvarig för att producera oxidaset skulle muteras. En annan anledning att Bacillus subtilis är så praktisk är att ett av de terminala oxidasen, cytokrom-c-oxidas, bildar en blå färg när man behandlar bakterien med ämnet TMPD. Eftersom färgskiftningen endast sker då oxidaset är aktivt och fungerande, kan den utnyttjas till att isolera muterade bakteriestammar vilka saknar fungerande cytokrom-c-oxidas. Genom att sedan sekvensera dessa cellers DNA och identifiera var någonstans på bakteriekromosomen mutationerna sitter, kan man därmed pricka in vilka gener som behövs för att cytokrom¬-c-oxidas ska fungera.
I mitt examensarbete gjorde jag just detta; jag identifierade vilka gener som är muterade hos en rad bakteriemutanter som inte blir blå av TMPD, för att förhoppningsvis upptäcka gener som man inte tidigare visste behövdes för cytokrom-c-oxidas. I slutändan lyckades jag, med hjälp av en kombination av helgenomsekvensering och biokemiska proteinanalyser, identifiera mutationerna hos tre av stammarna jag undersökte. Fortsättningsvis, uppvisade en av dessa stammar genetiska drag som antyder att den i själva verket borde ha två olika mutationer, varav ena beter sig på ett sätt som får oss att tro att det rör sig om en hittills okänd mutation.
Examensarbete för kandidatexamen i biologi/molekylärbiologi 30 hp, 2018
Biologiska institutionen, Lunds Universitet
Handledare: Lars Hederstedt (Less)
Please use this url to cite or link to this publication:
http://lup.lub.lu.se/student-papers/record/8962624
- author
- Hallgren, Joel
- supervisor
- organization
- course
- MOBY01 20181
- year
- 2018
- type
- M2 - Bachelor Degree
- subject
- language
- English
- id
- 8962624
- date added to LUP
- 2018-10-30 14:28:14
- date last changed
- 2018-10-30 14:28:14
@misc{8962624,
author = {{Hallgren, Joel}},
language = {{eng}},
note = {{Student Paper}},
title = {{Identification of cytochrome a assembly factors in Bacillus subtilis}},
year = {{2018}},
}