Browsing by Subject "toksiinintuotannon ja itiöinnin geneettinen säätely"

Clostridium botulinum on gram-positiivinen itiöitä muodostava sauvamainen anaerobibakteeri, jota esiintyy yleisesti ympäristössä. C. botulinum tuottaa myrkyllisintä tunnettua yhdistettä, botuliinineurotoksiinia. Botuliinineurotoksiini aiheuttaa ihmisille ja eläimille botulismina tunnettua halvaussairautta, joka voi johtaa hoitamattomana jopa kuolemaan. Etenkin C. botulinum ryhmä II on elintarvikehygienian kannalta merkittävä, sillä ryhmän bakteerit kasvavat jääkaappilämpötiloissa, mikä aiheuttaa riskin jääkaapissa säilytettävien elintarvikkeiden turvallisuudelle. C. botulinum -bakteerin itiöinnin ja toksiinintuotannon geneettisiä säätelymekanismeja ei vielä tunneta täysin. Jotta voisimme saada lisää tietoa keinoista parantaa elintarvikkeiden turvallisuutta, on tärkeää saada lisää tietoa etenkin bakteerin toksiinintuotannosta. Koska on viitteitä siitä, että toksiinintuotannon ja itiöinnin välillä olisi yhteistä geneettistä säätelyä, on myös tärkeää saada lisää tietoa bakteerin itiöinnistä. Lisensiaatintutkielman tutkimusosassa tutkittiin uudella CRISPR-Cas9-menetelmällä valmistettuja kantoja. C. botulinum ryhmän II Beluga-kannasta oli yksitellen deletoitu geenit spo0A, sigK, orfX2 ja amyE. Tutkimuksessa selvitettiin, miten deleetio vaikuttaa bakteerien kasvuun, itiöintiin, toksiinintuotantoon ja solumorfologiaan. Bakteerikasvua seurattiin mittaamalla spektrofotometrilla optista tiheyttä sekä MPN (most probable number) -menetelmällä bakteerimääriä. Itiöintiä mitattiin kuumentamalla näytteitä vegetatiivibakteerien tuhoamiseksi ja edelleen MPN-menetelmällä. Toksiinintuotantoa mitattiin immunologisella ELISA (enzyme-linked immunosorbent assay) -testillä. Solujen morfologiaa tutkittiin gram- ja itiövärjäyksillä. spo0A ja sigK ovat keskeisiä itiöintiin vaikuttavia geenejä. Tutkimuksessa spo0A-geenimutantti (∆spo0A) ei itiöitynyt ollenkaan, ja spo0A-geenin deleetio vaikutti negatiivisesti bakteerien kasvuun. ∆sigK ei kyennyt itiöitymään, mutta itiövärjäyksessä havaittiin malakiittivihreällä värjäytyviä esi-itiöitä emosolujen sisällä. Todennäköisesti itiöinti on siis keskeytynyt vaiheessa IV, ja sigK-geeni säätelee itiöiden kuorikerroksen muodostumista. ∆sigK- ja ∆spo0A-kantojen toksiinintuotanto oli myös vähäisempää kuin mutatoimattoman kannan, mikä viittaa siihen, että toksiinintuotannon ja itiöinnin välillä on yhteistä geneettistä säätelyä. Molempien mutanttikantojen kohdalla toksiinia kertyi bakteerisolujen sisälle. Koska mutanttikannat eivät itiöityneet ollenkaan, saattaa olla, että normaali toksiininvapautus edellyttää nimenomaan tehokasta itiöitymistä. Tarvitaan kuitenkin jatkotutkimuksia, jotta saadaan entistä laajempi kuva bakteerien toksiininvapautusmekanismeista ja geneettisestä säätelystä. orfX2-geenin tehtävää ei tunneta, mutta epäillään, että se joko säätelee toksiinintuotantoa tai vastaa toksiinin rakenteellisen kompleksin proteiiniosan muodostumisesta. Tutkimuksessa havaittiin, että orfX2-geenin deleetio vaikutti sekä bakteerin itiöintiin että toksiinintuotantoon negatiivisesti. Lisäksi bakteerisolujen pidentynyt rakenne viittaa siihen, että bakteereilla oli jakaantumisongelmia. Tutkimuksen ∆orfX2-kannan deleetio oli kuitenkin tapahtunut epätäydellisesti, joten tästä johtuvat polarisaatiovaikutukset voivat olla mahdollisia. ∆amyE toimi tutkimuksessa kontrollikantana. amyE-geeni vaikuttaa tärkkelyksen pilkontakykyyn, joten deleetion ei oleteta vaikuttavan bakteerin toksiinintuotantoon tai itiöitymiseen. Tutkimustulokset olivat hypoteesin mukaisia.