Är du rädd för framtidens farliga bakteriesjukdomar - IT - Lunds ...

Maryam FaramarziÄr du rädd för framtidens farliga bakteriesjukdomar?Tänk om de farligaste sjukdomsspridande bakterierna kommer att bli resistenta motantibiotika i framtiden. Hur ska vi förhindra dem att sprida sig eller att eventuelltorsaka en pandemi eller epidemi? Ett viktigt redskap som kommer att behövas är nyatyper av antibiotika som kan blockera livsnödvändiga processer hos bakterierna. Omvi t.ex. kan stoppa celldelningen av bakterier kan de inte dela sig och bilda miljontalsnya celler. För att uppnå detta är det viktigt att veta exakt hur celldelningen hosbakterier fungerar och vilka proteiner som är involverade. Det finns ett protein kallatför FtsZ som bildar en Z-ring som bestämmer när och var i cellen delningen skall ske.Idag vet vi inte riktigt hur detta fungerar och genom att undersöka biokemiskaaspekter på proteinet kan vi få en bättre kunskap om celldelningsprocessen.Bakterien Streptomyces coelicolor har två olika typer av celldelningar. Den förstatypen kallas för vegetativ celldelning och leder till bildning av tvärväggar mellandottercellerna i mycelet, som består utav månggrenat nätverk av trådlika hyfer. Denandra typen är sporuleringscelldelning, som delar upp speciella hyfer i en stor mängdsmå celler som sedan utvecklas till sporer.Stammar av denna bakterie har isolerats i laboratorium, har fått en förändring i DNAt(mutation i genen ftsZ) som speciellt påverkar sporuleringsdelningen men inte denvegetativa delningen. Dessa två typer av celldelningar hos en och samma bakterie gördenna stam till en utmärkt försöksmodell, där man kan få levande bakteriecellergenom den vegetativa delningen och stoppad celldelning hos dess sporer.FtsZ bildar normalt fina långa protofilament (linjära trådliknande kedjor) i densporulerande cellen, medan vissa mutanter inte klarar av detta. Därmed bildas detingen Z-ring och celldelningen kan inte ske. För att kunna förstå anledningen till dettaoch sedan kunna dra nytta av kunskapen för t.ex. utveckling av antibiotika måsteforskare först rena fram det normala FtsZ-proteinet utanför cellen (in vitro) och när deser att proteinet är aktivt (bildar polymerer), kan de jämföra det med dessa framställdamutanter.Mitt arbete var att försöka rena fram FtsZ-proteinet från Streptomyces coelicolor,vilket inte hade gjorts tidigare och det lyckades jag med. Sedan bevisade jag attproteinet var aktivt genom flera biokemiska tester. Detta är det allra första steget motatt bättre förstå celldelningen hos Streptomyces. Nästa steg blir att rena frammutanterna som sedan kan jämföras biokemiskt med detta protein.Med hjälp av denna typ av forskning hoppas vi kunna bidra till utvecklingen av nyametoder för behandling av bakteriesjukdomar i framtiden.Handledare: Klas FlärdhExamensarbete 20 p i Mikrobiologi. HT 2006Institutionen för cell- och organismbiologi, Lunds universitet

Maryam FaramarziAbstractThe tubulin-homologue FtsZ is involved in cell division of bacteria and archaea, andorganelle division of chloroplasts and some mitochondria. It assembles into acytokinetic ring, the Z-ring that marks the future division site, recruits other divisionproteins to this place, and organises the division process. The mechanisms that controlthe assembly of the Z-ring are, despite intense investigations, not fully understood. Inthe Gram-positive bacterium Streptomyces coelicolor, cell division isdevelopmentally regulated and required for conversion of hyphae to spores. Acollection ftsZ missense mutants have been isolated that specifically affect this formof division. Further analysis of these mutants requires studies of FtsZ in vitro. Theaim of this project was to establish methods for purification and biochemical analysisof S. coelicolor FtsZ. The gene was cloned and the protein was expressed as a fusionto a chitin binding and self cleavable intein tag using the IMPACT system (NewEngland BioLabs). The GTPase activity of the purified protein was measured bymalachite green assay where FtsZ was found to have the highest activity in a solutioncontaining acetate instead of chloride. The investigation of polymerisation was madeby sedimentation assay, where an ultracentrifugation step separates the monomerprotein in the supernatant from the polymers in the pellet. The amount of FtsZ insupernatant and pellet was monitored by running SDS-PAGE. A light scattering testwas made by sending a light of 350 nm into the solution and measuring light scatteredby the polymers from a 90˚ angle. The most extensive GTP-induced polymerisationcould be seen in an assay buffer containing acetates and DEAE-dextran.