Stress-Related Proteins in Bacillus subtilis

Popular Abstract (Swedish)

Proteiner som känner stress

Några arter av bakterier är bland människans värsta fiender. De gör oss, vår boskap och våra växter sjuka, de får mat att förruttna, förorenar vatten, och mycket mer. Så för att begränsa och bekämpa dessa bakterier värmer, saltar och syrar vi vår mat och förvarar den i kyla, vi steriliserar sår och ytor med desinfektionsmedel, och vi behandlar sjukdomar med antibiotika. Alla dessa försök att hämma bakterier måste övervinna deras försvar i form av så kallade stressresponser. De består av proteiner som känner av sådan fara och förmedlar detta till proteiner som får stressgener att uttryckas.

Proteinet Spx produceras av ett flertal av de skadligaste bakterierna, men även av den ofarliga jordbakterien Bacillus subtilis. Spx styr uttrycket av stressgener och är nödvändigt för dessa bakteriers överlevnad vid hård stress. Många av generna som skyddar bakterien mot stress är också hämmande för cellväxt. Under goda förhållanden ser därför proteinet YjbH till att Spx bryts ner av cellen. YjbH är ett känsligt protein och känner därigenom av stress; när förhållanden blir skadliga för cellens proteiner, veckas YjbH ut och fastnar bland skadade proteiner. Denna så kallade aggregation av YjbH under stress hindrar det från att tvinga Spx att brytas ner. Tack vare detta stiger cellens Spx-nivåer under hårda förhållanden, vilket utlöser en stressrespons. Så fort cellen har återhämtat sig, kan YjbH-proteinet återigen förbli stabilt, vilket får Spx att brytas ner igen. Utöver sin funktion som Spx-hämmande protein, vet vi väldigt lite om YjbH:s funktioner. I mitt examensarbete band jag upp YjbH från cellextrakt av B. subtilis med hjälp av en metod som kallas immunoprecipitation. Genom att identifiera vilka proteiner som följer med när YjbH fångas upp, får man värdefull information om vad YjbH interagerar med. Jag kunde se att aggregationsbenägna proteiner anrikades starkt med min metod, vilket tyder på att de aggregerar ihop med YjbH. Enzymer som är involverade i bildandet av byggstenar för DNA och RNA var överrepresenterade. Sådana enzymer har tidigare uppvisat tydliga men dåligt förstådda kopplingar till Spx. Mina resultat ger en ny inblick i proteinaggregation och bidrar med en pusselbit till att förstå YjbH:s funktioner.

En viktig grupp proteiner för cellers anpassning till stress är så kallade chaperoner. De hjälper proteiner att veckas korrekt och reparerar oveckade proteiner som har aggregerat. Detta gör dem livsnödvändiga under stress eftersom proteiner då ofta skadas och veckas ut. DnaK är ett uråldrigt chaperonprotein och finns i princip i alla livsformer, från människor till bakterier. I vissa bakterier spelar DnaK en roll som påminner starkt om YjbH:s roll i B. subtilis; det ser till att proteinet σ32 (som motsvarar Spx) bryts ner under goda förhållanden. När proteiner skadas under svåra förhållanden blir DnaK upptagen med att reparera dessa, vilket friar σ32 från DnaK:s grepp, så att det kan stimulera stressgener. DnaK agerar alltså, likt YjbH, som en sensor för stress. B. subtilis saknar dock σ32 och DnaK:s huvudfunktioner är inte kända i denna bakterie. I detta projekt slog jag ut generna för DnaK och chaperonproteinet ’trigger factor’ i B. subtilis. Vanligtvis är denna bakterie stavformad. Häpnadsväckande växte B. subtilis som saknade dessa chaperoner i ett virrvarr av krulliga trådar av celler, likt en trasslig telefonsladd. I min uppsats presenterar jag data vilka kan hjälpa till att förklara denna upptäckt.

Masterexamensprojekt i molekylär mikrobiologi 60 hp 2020
Biologiska institutionen, Lunds universitet

Handledare: Claes von Wachenfeldt
Molekylär cellbiologi

• author: Hallgren, Joel
• supervisor: Claes von Wachenfeldt
• organization: Degree Projects in Molecular Biology
• course: MOBN03 20192
• year: 2020
• type: H2 - Master's Degree (Two Years)
• subject: Biology and Life Sciences
• language: English
• id: 9028969
• date added to LUP: 2020-09-11 13:41:15
• date last changed: 2020-09-11 13:41:15