Illuminating subcellular consequences of membrane protein production in Lactococcus lactis

Obstakels in het cellulaire productieproces van membraaneiwitten

Er gaat tijdens de overproductie iets fundamenteels mis met de transcriptie en membraanlokalisatie van mRNA dat codeert voor heterologe membraaneiwitten, ontdekte Lieke van Gijtenbeek. Zij ontdekte dat de transcripten van twee heterologe, recalcitrante membraaneiwitten, PS1Δ9 en SUT1, tijdens hun overproductie in een groot gedeelte van de cellen in een L. lactis culture niet in de buurt van het membraan lokaliseren, maar in plaats daarvan accumuleren in de polen. In cellen van het andere deel van de onderzochte populatie werden slechts heel weinig of helemaal geen mRNA-moleculen teruggevonden. 

Bacteriële cellen worden vaak ingezet als minuscule fabriekjes voor de productie van allerlei soorten eiwitten. Na opzuiveren kunnen deze eiwitten gebruikt worden voor (medisch) commerciële doeleinden of verder worden bestudeerd om hun functie en structuur te achterhalen. Eiwitten die hun functie verrichten in het celmembraan zijn van groot belang voor een veelvoud aan biologische processen en er is daarom een grote interesse vanuit de wetenschappelijke gemeenschap om dergelijke membraaneiwitten in zuivere en geconcentreerde vorm in handen te krijgen. Naast de veelgebruikte modelbacterie Escherichia coli wordt ook de melkzuurbacterie Lactococcus lactis vaak aangedragen als gedegen eiwitproductieplatform. Een Oobstakels bevinden in het cellulaire productieproces van membraaneiwittengroot nadeel is dat, in beide gevallen, de productie van membraaneiwitten die afkomstig zijn uit eukaryote organismen, zoals de mens, niet altijd vlekkeloos verloopt. Het is daarom van belang te achterhalen waar zich de obstakels bevinden in het cellulaire productieproces van membraaneiwitten, zodat doelgerichte optimalisatiestrategieën kunnen worden toegepast. In het proefschrift van Van Gijtenbeek wordt daarvoor een geheel nieuwe aanpak gebruikt. In plaats van naar de hoeveelheid geproduceerde eiwitten zelf te kijken werd met behulp van fluorescentie microscopie in individuele L. lactis cellen gekeken naar waar en in welke hoeveelheden het mRNA en het bijbehorende membraaneiwit aanwezig zijn. Uit het onderzoek is gebleken dat er iets fundamenteels mis gaat met zowel de transcriptie als de lokalisatie van mRNA dat codeert voor een aantal geselecteerde eukaryote membraaneiwitten. Deze bevinding heeft de basis gevormd van het verdere promotieonderzoek, waarin de oorzaken en effecten van dit fenomeen worden uitgediept en gebruikt als uitgangspositie voor de ontwikkeling van optimalisatiestrategieën

Proefschrift: http://hdl.handle.net/11370/48100c63-c224-4927-83b1-25f1e64737ea