Staphylococcus aureus and Lactobacillus crispatus : Adhesive characteristics of two Gram-positive bacterial species

Visa fullständig post



Permalänk

http://urn.fi/URN:ISBN:978-951-51-2338-1
Titel: Staphylococcus aureus and Lactobacillus crispatus : Adhesive characteristics of two Gram-positive bacterial species
Författare: Kylväjä, Riikka
Medarbetare: Helsingfors universitet, bio- och miljövetenskapliga fakulteten, biovetenskapliga institutionen
Utgivare: Helsingin yliopisto
Datum: 2016-08-19
Språk: en
Tillhör serie: E-thesis - URN:ISSN:2342-5431
Permanenta länken (URI): http://urn.fi/URN:ISBN:978-951-51-2338-1
http://hdl.handle.net/10138/164757
Nivå: Doktorsavhandling (sammanläggning)
Abstrakt: For understanding the interaction between bacteria and the host, it is essential to identify and characterize bacterial adhesive proteins, adhesins, and other bacterial molecules that interact or interfere with the host. Adhesins mediate the initial colonization steps of bacteria. The colonization may lead to infection or commensalism. When the molecular mechanisms are known, new treatments to prevent the infections can more easily be designed. For assessment of the functions of bacterial proteins in vitro, the proteins are usually purified from the cells or displayed on the surface of a heterologous host. Various surface display techniques, such as phage or fimbria-assisted display, have been developed for the analysis of polypeptides complicated to overproduce by conventional expression methods. Secretion of recombinant proteins to the culture medium of E. coli is an appealing approach since the purifying step is simple. However, reports on high-level extracellular protein secretion in bacteria are scarce. In the first part of this study, a random chromosomal library of Staphylococcus aureus was created in the secretion-competent E. coli strain MKS12. S. aureus expresses several adhesins, some of which are well characterized. Here, we wanted to identify possible new adhesins or proteins with novel functions. All the extracellularly secreted staphylococcal polypeptides of this study were tested for binding to some well-known receptors of S. aureus such as fibronectin, fibrinogen, collagens, and plasminogen. We found three putative moonlighting proteins i.e. proteins with functions additional to their conventional functions: a universal stress protein and an ATPase subunit of phosphoribosylaminoimidazole carboxylase, which both bound to fibronectin and fibrinogen, and the penicillin binding protein 3 capable of binding and activating plasminogen. Adhesins have been studied at the molecular level in many human pathogenic bacteria, such as S. aureus, but the knowledge on the surface molecules mediating adhesion of commensals, such as Lactobacillus, has not drawn as much attention. The second part of this study dealt with the interaction of Lactobacillus crispatus ST1 with the epithelium of the chicken crop and the human vagina. We investigated the molecular mechanisms underlying the interaction of L. crispatus ST1 with the epithelium and identified a novel high-molecular-mass adhesin that was named as lactobacillus epithelium adhesin (LEA). LEA was shown to bind efficiently to the stratified squamous epithelium of the crop and to the similar type of epithelium in the human vagina. In this thesis work we have applied a novel secretion method for heterologous protein expression and characterized novel adhesive proteins of two Gram-positive bacterial species.Jotta bakteerien ja niiden isäntien välisiä vuorovaikutuksia voidaan paremmin ymmärtää, on tärkeää selvittää miten bakteerit tarttuvat isäntäänsä. Bakteerit kiinnittyvät isännän kudoksiin tarttumismolekyylien avulla, ja tämä kiinnittyminen voi johtaa infektioihin tai siitä voi vähitellen kehittyä isännälle normaali, terveydelle hyödyllinen mikrobikasvusto. Kun tarttumismekanismit tunnetaan, on mahdollista kehittää mm. infektioita estäviä hoitoja. Kun bakteeriproteiinien toimintaa halutaan selvittää tarkemmin, ne puhdistetaan usein suoraan bakteereista, tai niitä voidaan esitellä vieraan tuotantoisännän pinnalla. Vieraan bakteerin pinnalla toteutettavia esittelymenetelmiä on kehitetty erityisesti sellaisten proteiinien analysointia varten, joita on vaikea tuottaa tavanomaisilla tuotantomenetelmillä. Proteiinit olisi helpointa eristää tutkimuksia varten suoraan tuotantobakteerien kasvualustasta, mutta tällaisia sekreetiomenetelmiä, joissa tuotantokanta erittäisi suuria määriä vieraita proteiineja suoraan kasvualustaansa, ei ole juurikaan kehitetty. Ensimmäisessä osatyössäni tein Staphylococcus aureus bakteerin kromosomista DNA-kirjaston erittämiskykyiseen Escherichia coli MKS12 tuotantokantaan. S. aureus pystyy valmistamaan ja ilmentämään useita erilaisia tarttumismolekyylejä, joista monet tunnetaan nykyisin jo hyvin. Tässä osatyössä halusimme löytää uusia tarttumismolekyylejä tai osoittaa proteiineille uusia toimintoja. Kaikkien S. aureus proteiinien, jotka erittyivät tässä osatyössä käytetyn tuotantokannan kasvualustaan, sitoutuminen testattiin mm. fibronektiiniin, fibrinogeeniin, kollageeneihin ja plasminogeeniin. Löysimme kolme aiemmin kuvattua proteiinia, jotka voivat toimia uudentyyppisissä tehtävissä eri paikassa solua kuin missä niiden on aiemmin osoitettu toimivan. Nämä kolme proteiinia ovat 1) universaali stressiproteiini ja 2) fosforibosyyliaminoimidatsolikarboksylaasin ATPaasi-alayksikkö, jotka molemmat sitoutuivat fibronektiiniin ja fibrinogeeniin sekä 3) penisiilliiniä sitova proteiini 3, joka sitoi ja aktivoi plasminogeeniä. Tarttumismolekyylejä on löydetty ja tutkittu eniten taudinaiheuttajabakteereista, kuten S. aureuksesta, mutta normaalibakteeriston, joihin mm. Laktobasillit kuuluvat, tarttumismolekyylit eivät ole yhtä hyvin tutkittuja. Toisessa osassa tätä väitöskirjatyötä tutkin Lactobacillus crispatus ST1 kannan tarttumisominaisuuksia kanan kuvun ja ihmisen vaginan epiteeleihin ja löysin uuden, suurimolekyylipainoisen tarttumisproteiinin, jonka nimeksi annettiin lactobacillus epithelium adhesin (LEA). Osoitimme, että LEA sitoutuu tehokkaasti kanan kuvun kerrostuneisiin lieriöepiteelisoluihin ja samantyyppisiin soluihin ihmisen vaginassa. Tässä väitöskirjatyössä käytin hyväksi uudentyyppistä, vieraiden proteiinien eritysmenetelmää ja löysin uusia tarttumisproteiineja kahdesta Gram-positiivisesta bakteerista.
Subject: yleinen mikrobiologia
Licens: Publikationen är skyddad av upphovsrätten. Den får läsas och skrivas ut för personligt bruk. Användning i kommersiellt syfte är förbjuden.


Filer under denna titel

Totalt antal nerladdningar: Laddar...

Filer Storlek Format Granska
staphylo.pdf 1.024Mb PDF Granska/Öppna

Detta dokument registreras i samling:

Visa fullständig post