Syanobakteerin Synechocystis sp. PCC 6803 sopeutuminen typen puutteeseen
Ray, Mithila (2024-10-23)
Syanobakteerin Synechocystis sp. PCC 6803 sopeutuminen typen puutteeseen
(23.10.2024)
Julkaisu on tekijänoikeussäännösten alainen. Teosta voi lukea ja tulostaa henkilökohtaista käyttöä varten. Käyttö kaupallisiin tarkoituksiin on kielletty.
suljettu
Julkaisun pysyvä osoite on:
https://urn.fi/URN:NBN:fi-fe2024111894970
https://urn.fi/URN:NBN:fi-fe2024111894970
Tiivistelmä
Syanobakteerien malliorganismilla Synechocystis sp. PCC 6803 hiili- ja typpimetabolia ovat tiukasti yhteydessä toisiinsa. Tutkimusryhmämme on tunnistanut uuden signalointireitin, joka säätelee Synechocystiksen kasvua hiilidioksidipitoisuuden mukaan. Tämän tutkimuksen tavoitteena oli selvittää, ohjaako sama signalointireitti myös solujen sopeutumista typen puutteeseen että siitä palautumisessa.
Tutkimuksessa käytettiin hiilisignalointireitin mutanttikantoja. ΔrpoZ kannalta puuttuu RNA-polymeraasin ω-alayksikkö ja se ei pysty sopeutumaan korkeaan hiilidioksidipitoisuuteen. ΔrpoZ-S1 ja ΔrpoZ-S2 ovat ΔrpoZ-kannan supressorimutaatiokantoja, jotka pystyvät sopeumaan korkeaan hiilidioksidipitoisuuteen. Molemmilla kannoilla on mutaatio Ssr1600-proteiinissa, joka toimii anti-SigC -tekijän vastavaikuttajana. Ssr1600-oe on Ssr1600-proteiinin ylituottokanta, ΔsigC-kannalla ei ole toimivaa sigC-geeniä ja ΔsigBDE-kannalla ryhmän 2 sigmatekijöistä toimii ainoastaan SigC. Näiden kantojen kasvua ja fotosynteettisten pigmenttien absorptiospektrejä mitattiin solujen sopeutuessa typen määrän muutoksiin. Lisäksi tutkittiin Ssr1600-proteiinin fosforylaatiota, joka säätelee RNA-polymeraasi-SigC-holoentsyymien muodostumista.
Tutkimuksessa havaittiin, että hiilen signalointireitin komponenteilla ei ole yhtä merkittävää vaikutusta typen määrän muutoksiin sopeutumisessa kuin hiilen määrän muutoksiin sopeutumisessa. Erityisesti ΔrpoZ-kanta sopeutui paremmin typen määrän muutoksiin kuin korkeaan hiilidioksidipitoisuuteen. Lisäksi havaittiin, että ΔsigBDE-kanta kasvoi heikosti typen määrän muuttuessa, riippumatta ilmakehän hiilidioksidipitoisuudesta. Sen pigmenttien hajoaminen typen puutteen aikana ja typen puutteesta palautuessa olivat hitaita, erityisesti solujen kasvaessa korkeassa hiilidioksidipitoisuudessa. Ssr1600-proteiinin runsas määrä tehosti solujen kasvua ilmakehän hiilidioksidipitoisuudesta riippumatta. Syanobakteerien typpi- ja hiilisignalointia on tärkeää tutkia jatkossakin, jotta niiden potentiaalia biotuotannossa voitaisiin ymmärtää paremmin.
Tutkimuksessa käytettiin hiilisignalointireitin mutanttikantoja. ΔrpoZ kannalta puuttuu RNA-polymeraasin ω-alayksikkö ja se ei pysty sopeutumaan korkeaan hiilidioksidipitoisuuteen. ΔrpoZ-S1 ja ΔrpoZ-S2 ovat ΔrpoZ-kannan supressorimutaatiokantoja, jotka pystyvät sopeumaan korkeaan hiilidioksidipitoisuuteen. Molemmilla kannoilla on mutaatio Ssr1600-proteiinissa, joka toimii anti-SigC -tekijän vastavaikuttajana. Ssr1600-oe on Ssr1600-proteiinin ylituottokanta, ΔsigC-kannalla ei ole toimivaa sigC-geeniä ja ΔsigBDE-kannalla ryhmän 2 sigmatekijöistä toimii ainoastaan SigC. Näiden kantojen kasvua ja fotosynteettisten pigmenttien absorptiospektrejä mitattiin solujen sopeutuessa typen määrän muutoksiin. Lisäksi tutkittiin Ssr1600-proteiinin fosforylaatiota, joka säätelee RNA-polymeraasi-SigC-holoentsyymien muodostumista.
Tutkimuksessa havaittiin, että hiilen signalointireitin komponenteilla ei ole yhtä merkittävää vaikutusta typen määrän muutoksiin sopeutumisessa kuin hiilen määrän muutoksiin sopeutumisessa. Erityisesti ΔrpoZ-kanta sopeutui paremmin typen määrän muutoksiin kuin korkeaan hiilidioksidipitoisuuteen. Lisäksi havaittiin, että ΔsigBDE-kanta kasvoi heikosti typen määrän muuttuessa, riippumatta ilmakehän hiilidioksidipitoisuudesta. Sen pigmenttien hajoaminen typen puutteen aikana ja typen puutteesta palautuessa olivat hitaita, erityisesti solujen kasvaessa korkeassa hiilidioksidipitoisuudessa. Ssr1600-proteiinin runsas määrä tehosti solujen kasvua ilmakehän hiilidioksidipitoisuudesta riippumatta. Syanobakteerien typpi- ja hiilisignalointia on tärkeää tutkia jatkossakin, jotta niiden potentiaalia biotuotannossa voitaisiin ymmärtää paremmin.