Anabaena 90 –syanobakteerikannan proteomin muutokset ja bioaktiivisten yhdisteiden määrän vaihtelu kasvualustan eri fosforipitoisuuksissa

Show full item record



Permalink

http://urn.fi/URN:NBN:fi:hulib-201507212022
Title: Anabaena 90 –syanobakteerikannan proteomin muutokset ja bioaktiivisten yhdisteiden määrän vaihtelu kasvualustan eri fosforipitoisuuksissa
Author: Teikari, Jonna
Contributor: University of Helsinki, Faculty of Agriculture and Forestry, Department of Food and Environmental Sciences
Publisher: Helsingfors universitet
Date: 2013
Language: fin
URI: http://urn.fi/URN:NBN:fi:hulib-201507212022
http://hdl.handle.net/10138/38959
Thesis level: master's thesis
Discipline: Bioteknik (EYT)
Biotechnology (EYT)
Biotekniikka (EYT)
Abstract: Syanobakteerit ovat yhteyttäviä organismeja. Niitä tavataan tyypillisesti makeissa ja suolaisissa vesissä mutta esimerkiksi sienten kanssa symbioottisessa suhteessa eläviä lajeja on löydetty myös maalta. Epäorgaaninen fosfori (Pi) mielletään yleensä syanobakteerien kasvua rajoittavaksi tekijäksi vesiympäristöissä, sillä syanobakteerit voivat hyödyntää suoraan ainoastaan Pi:a fosforin lähteenä. Syanobakteereilta on löydetty Escherichia coli –bakteereilla tavattavia fosforin kuljetukseen osallistuvia pho-säätelyalueita ja niiden toimintaa on tutkittu jonkin verran. Syanobakteerit tuottavat yleensä lukuisia bioaktiivisia yhdisteitä, jotka voivat toimia esimerkiksi myrkkyinä tai estää bakteerien ja sienten kasvua. Bioaktiivisten yhdisteiden merkitystä syanobakteereille ei kuitenkaan tunneta. Suuri osa bioaktiivisista yhdisteistä tuotetaan ei-ribosomaalisella peptidisynteesillä (NRPS). Työn tavoitteena oli selvittää Anabaena 90 –syanobakteerikannan proteomissa tapahtuvia muutoksia ja bioaktiivisten yhdisteiden määrän vaihtelua, kun kantaa kasvatettiin matalassa (0,05 mg/l) ja korkeassa (5,5 mg/l) fosforipitoisuudessa. Ennen siirtoa kahdelle eri kasvatusalustalle solujen fosforivarastot tyhjennettiin kasvattamalla niitä fosforittomalla alustalla. Työssä käytettiin proteomien tutkimiseen kahdensuuntaista erottelevaa geelielektroforeesia (2D-DIGE) yhdistettynä LC/MS-analyyseihin. Bioaktiivisten yhdisteiden määrät analysoitiin myös LC/MS-ajoissa. Työssä käytettiin Anabaena 90 –syanobakteerikantaa. Kanta valittiin, koska sen genomi on kokonaan sekvensoitu ja annotoitu. Lisäksi kyseinen kanta tuottaa bioaktiivisia yhdisteitä: mikrokystiinejä, anabaenopeptiinejä ja anabaenopeptilidejä. Geeleiltä tunnistettiin yhteensä 11 proteiinia, joiden määrien todettiin tilastollisesti merkitsevästi kohonneiksi tai laskeneiksi matalassa fosforipitoisuudessa. Proteiineista kymmenen osoitettiin osallistuvan tiukkaan säätelyyn, joka aktivoituu, kun solukasvusto on saavuttamassa stationaarisen kasvun vaiheen. Tiukan säätelyn proteiinit osallistuivat aminohappojen metaboliaan sekä translaatioon. Yhden proteiineista osoitettiin olevan ribosomin pienen alayksikön proteiini. Lisäksi tunnistettujen proteiinien joukossa oli hiilen kiertoon osallistuva ribuloosibisfosfaatti-karboksylaasi/oksygenaasi (RuBisCO), jonka määrä väheni merkitsevästi matalassa fosforipitoisuudessa. Anabaena 90 –syanobakteerikannan bioaktiivisten yhdisteiden tuotannossa ei havaittu tilastollisesti merkitseviä eroja matalassa ja korkeassa fosforipitoisuudessa. Rinnakkaisten näytteiden määrää tulee lisätä, kun analyysi toistetaanCyanobacteria are phototrophic organisms. They usually occur in water but many species also live in terrestrial habitats, e.g. in symbiotic relationships with fungus. Inorganic phosphorus (Pi) is usually considered to be a limiting factor for the growth of cyanobacteria living in water, since cyanobacteria can use only Pi as a direct source of phosphorus. It has been shown that cyanobacteria have pho-regulon similar to that of Escherichia coli. Pho-regulon can transport and assimilate inorganic phosphate. Cyanobacteria usually produce a wide range of bioactive compounds, which can e.g. be toxic or prevent growth of other bacteria, fungi or yeast. Many of these compounds are produced by non-ribosomal peptide synthetases (NRPS). The aim of this study was to investigate changes in Anabaena sp. 90 proteome, and differences in amounts of bioactive compounds produced by the strain, while growing it in media with high (5,5 mg/l) or low (0,05 mg/ml) Pi concentration. Before moving the culture into two different Pi media, phosphorus storages of the culture were emptied by growing the strain in the media without Pi. In this study, 2D differential gel electrophoresis (2D-DIGE) coupled with LC/MS was used to study proteomes of the organism. Bioactive compounds were also analyzed by LC/MS. Anabaena sp. 90 was chosen because of its fully sequenced and annotated genome. The strain has been found to produce microcystins, anabaenopeptins and anabaenopeptilides. Eleven protein spots with significantly increased or decreased protein quantities were identified in the low Pi media. Ten of them were identified as proteins, which participate in bacterial stringent response. Stringent response is activated when culture is achieving the stationary phase. These stringent response proteins participate in the amino-acid metabolism and translation. One of the proteins was shown to be a ribosomal protein. In addition, the identified proteins included ribulose-bisphosphate carboxylase oxygenase (RuBisCO), which had a significantly lower concentration in the cells in low-phosphorous media. There were no significant differences in amounts of bioactive compounds when growing the culture in low and high Pi media. More replicates could be used, when the study of bioactive compounds is repeated.
Subject: Anabaena
cyanobacteria
proteomics
bioactive compounds
inorganic phosphorus
syanobakteeri
proteomiikka
bioaktiivinen yhdiste
epäorgaaninen fosfori


Files in this item

Total number of downloads: Loading...

Files Size Format View
Teikari_07042013.pdf 1.150Mb PDF View/Open

This item appears in the following Collection(s)

Show full item record