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

Show simple item record

dc.contributor Helsingin yliopisto, bio- ja ympäristötieteellinen tiedekunta, biotieteiden laitos fi
dc.contributor Helsingfors universitet, bio- och miljövetenskapliga fakulteten, biovetenskapliga institutionen sv
dc.contributor University of Helsinki, Faculty of Biological and Environmental Sciences, Department of Biosciences, General microbiology en
dc.contributor Doctoral Programme in Microbiology and Biotechnology University of Helsinki en
dc.contributor.author Kylväjä, Riikka
dc.date.accessioned 2016-07-15T10:41:47Z
dc.date.available 2016-08-09 fi
dc.date.available 2016-07-15T10:41:47Z
dc.date.issued 2016-08-19
dc.identifier.uri URN:ISBN:978-951-51-2338-1 fi
dc.identifier.uri http://hdl.handle.net/10138/164757
dc.description.abstract 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. en
dc.description.abstract 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. fi
dc.format.mimetype application/pdf fi
dc.language.iso en
dc.publisher Helsingin yliopisto fi
dc.publisher Helsingfors universitet sv
dc.publisher University of Helsinki en
dc.relation.isformatof URN:ISBN:978-951-51-2337-4 fi
dc.relation.isformatof Hansaprint: Helsingin yliopisto, 2016, Schola Doctoralis Scientiae Circumiectalis, Alimentariae, Biologicae. 2342-5423 fi
dc.relation.ispartof E-thesis fi
dc.relation.ispartof URN:ISSN:2342-5431 fi
dc.rights Julkaisu on tekijänoikeussäännösten alainen. Teosta voi lukea ja tulostaa henkilökohtaista käyttöä varten. Käyttö kaupallisiin tarkoituksiin on kielletty. fi
dc.rights This publication is copyrighted. You may download, display and print it for Your own personal use. Commercial use is prohibited. en
dc.rights Publikationen är skyddad av upphovsrätten. Den får läsas och skrivas ut för personligt bruk. Användning i kommersiellt syfte är förbjuden. sv
dc.subject yleinen mikrobiologia fi
dc.title Staphylococcus aureus and Lactobacillus crispatus : Adhesive characteristics of two Gram-positive bacterial species en
dc.type.ontasot Väitöskirja (artikkeli) fi
dc.type.ontasot Doctoral dissertation (article-based) en
dc.type.ontasot Doktorsavhandling (sammanläggning) sv
dc.ths Westerlund-Wikström, Benita
dc.opn Vuopio, Jaana
dc.type.dcmitype Text

Files in this item

Total number of downloads: Loading...

Files Size Format View
staphylo.pdf 1.024Mb PDF View/Open

This item appears in the following Collection(s)

Show simple item record