CBO0366-geenin keskeinen rooli Clostridium botulinum ATCC 3502 -kannan kylmänsietokyvyssä

Show full item record



Permalink

http://urn.fi/URN:NBN:fi-fe201801151576
Title: CBO0366-geenin keskeinen rooli Clostridium botulinum ATCC 3502 -kannan kylmänsietokyvyssä
Author: Väärikkälä, Sofia
Contributor: University of Helsinki, Faculty of Veterinary Medicine, Department of Food and Environmental Hygiene
Publisher: Helsingfors universitet
Date: 2007
URI: http://urn.fi/URN:NBN:fi-fe201801151576
http://hdl.handle.net/1975/7881
Thesis level:
Abstract: Clostridium botulinum is an anaerobic, endospore-forming bacterium able to produce botulinum neurotoxin which causes life-threatening botulism to human and animals. The classical food botulism follows when food containing preformed neurotoxin is ingested. C. botulinum strains form four phenotypically distinct groups of organisms (I-V). The strains causing human botulism belong to groups I and II. They are a risk to the food industry since the spores of group I are higly resistant to heat and the strains of group II can grow at refrigeration temperatures. A profound understanding of the mechanisms behind cold and heat resistance of C. botulinum will minimize the risks posed by this pathogen in the food industry. Two-component systems utilizing a phospotransfer mechanism between a sensor kinase and a response regulator are known to be the mostly used mechanisms in adaptation to different environmental conditions. However, their role in the physiology and stress tolerance of C. botulinum is unclear. The purpose of this study was to find out the role of a CBO0366 gene, encoding a sensor kinase belonging to a two-component system, in the physiology and cold and heat resistance of C. botulinum. The novel ClosTron-system was used in this study to inactivate the CBO0366 gene of the ATCC 3502 strain of C. botulinum. The system is based on re-targeting the mobile group II intron of the pMTL007-plasmid by using Splicing by Overlap Extension PCR (SOE-PCR), resulting in the intron inserting into the CBO0366 gene of C. botulinum. The insertion of the intron interrupts the reading frame of the gene. The physiology and cold and heat resistance of the mutant strain were researched by using the wild type of ATCC 3502 as a control. The growth on blood and egg yolk agar, metabolic activity, and growth curves at 37 and 45 °C, of the mutant strain were identical to the wild type. By contrast, at 15 ° and 20 °C the mutant strain grew slower. The results indicate that the CBO0366 gene has a central role in the cold resistance of C. botulinum ATCC 3502. It thus can be expected that the sensor kinase encoded by CBO0366 is a part of a two-component system responsible for responses needed in adaptation to cold. Inactivation of the gene probably inhibits the cold signal and subsequently the specific response inside the cell. Thus adaptation to cold is slower. The mutant strain nevertheless grew at 15 °C so the gene is probably not essential in survival in lower temperatures.Clostridium botulinum on anaerobinen itiöitä muodostava bakteeri, jonka tuottama neurotoksiini aiheuttaa ihmisille ja eläimille hengenvaarallisen botulismin. Tavallisimmin neurotoksiinia saadaan ruoan mukana, sillä raa'at elintarvikkeet kontaminoituvat luonnossa esiintyvillä itiöillä. C. botulinum kannat jaetaan neljään fenotyyppisesti erilaiseen ryhmään (I-IV). C. botulinum muodostaa elintarviketurvallisuusriskin, sillä ihmisille myrkytyksen aiheuttavien ryhmän I kantojen itiömuodot kestävät erittäin korkeita lämpötiloja ja ryhmän II kannat pystyvät lisääntymään jääkaappilämpötiloissa. Selvittämällä C. botulinumin kuuman- ja kylmänsietoon liittyviä mekanismeja elintarviketurvallisuus-riskejä voitaisiin hallita paremmin. Aistikinaasien ja vastesäätelijöiden väliseen fosforinsiirtoon perustuvien kaksikomponenttijärjestelmien tiedetään olevan bakteerien eniten käyttämä mekanismi ympäristön muutoksiin sopeutumisessa, mutta niiden merkitys C. botulinumilla on epäselvä. Tutkimuksen tarkoituksena oli selvittää, mitä merkitystä kaksikomponenttijärjestelmään kuuluvalla aistikinaasia koodaavalla CBO0366-geenillä on C. botulinuminin fysiologiassa sekä kylmän- ja kuumansiedossa. Tutkimuksessa käytettiin ClosTron-menetelmää tutkittavan.C. botulinumin ATCC 3502 -kannan CBO0366-geenin inaktivoimiseksi. Menetelmä perustuu pMTL007-plasmidin liikkuvan ryhmän II intronin kohdespesifisyyden muuttamiseen Splicing by Overlap Extension PCR:ää (SOE-PCR) käyttäen siten, että introni saatiin kiinnittymään spesifisesti C. botulinumin CBO0366-geeniin. Intronin integroituminen genomiin aiheutti kyseisen kohdan geenin lukukehyksen häiriintymisen. Mutatoidun kannan fysiologiaa ja kylmän- ja kuumansietoa tutkittiin käyttämällä ATCC 3502 -kannan villityyppiä kontrollina. Mutatoidun kannan pesäkemorfologia veri- ja munankeltuaislevyllä, metabolinen aktiivisuus 37 °C:ssa ja kasvukäyrät 37 °C:ssa sekä 45 °C:ssa olivat lähes identtiset villityypin kanssa. Mutatoitu kanta kasvoi kuitenkin selvästi villityypin kantaa hitaammin 15 °C:ssa ja 20 °C:ssa. CBO0366-geenillä on siis keskeinen merkitys C. botulinumin ATCC 3502 –kannan kylmänsietokyvyssä. Tulosten perusteella voidaan olettaa, että CBO0366-geenin koodaama aistikinaasi on osa kaksikomponenttijärjestelmää, joka on osallisena alhaisempiin lämpötiloihin sopeutumiseen tarvittavien vasteiden aikaansaamisessa. Geenin inaktivointi todennäköisesti estää kylmästä kertovan signaalin kuljettamisen solun sisälle ja edelleen spesifisen vasteen syntymisen. Siten bakteerin sopeutuminen kylmään heikkenee. Koska mutatoitu kanta kuitenkin kasvoi 15 °C:ssa, on oletettavaa, että geeni ei ole elintärkeä selviytymiseen viileämmässä.
Subject: kylmänsieto
kuumansieto
kaksikomponenttijärjestelmä
aistikinaasi
vastesäätelijä
Discipline: Food Hygiene
Elintarvikehygienia
Livsmedelhygien


Files in this item

Total number of downloads: Loading...

Files Size Format View
Vaarikkala_Sofia_tiivistelmat.pdf 21.67Kb PDF View/Open

This item appears in the following Collection(s)

Show full item record