Physiological consequences of protein translocation stress in Bacillus subtilis

Fysiologische gevolgen van eiwittranslocatiestress bij Bacillus subtilis

Bacillus subtilis is een fascinerende en veelzijdige bacterie die gekarakteriseerd wordt door zijn robuustheid, het gemak waarmee hij genetisch veranderd kan worden, de afwezigheid van toxines, uitstekende fermentatie-eigenschappen en de grote hoeveelheden eiwit die hij kan uitscheiden. Doordat het uitgescheiden eiwit eenvoudig te zuiveren is, wordt B. subtilis vaak gebruikt voor de industriële productie van enzymen. Het hiertoe noodzakelijke transport van eiwitten door de bacteriële cytoplasmamembraan vindt plaats via de algemene eiwitsecretieroute (Sec) of de zogenaamde twin-arginine (Tat) secretieroute. Een interessant fenomeen is dat B. subtilis cellen aan stress leiden, wanneer ze onder druk gezet worden om grote hoeveelheden eiwit uit te scheiden. Tot dusver was niet duidelijk welke invloed deze stress op de eiwitsamenstelling van de cytoplasmamembraan heeft, doordat membraaneiwitten vaak moeilijk analyseerbaar zijn vanwege hun waterafstotende aard en geringe abundantie. Bernal Cabas richtte zich daarom in haar promotieonderzoek op de karakterisering van eiwitsecretiestress op het niveau van de cytoplasmamembraan.

Hiertoe werd een multidisciplinaire benadering gevolgd, waarbij biochemische en "omics"-technologieën gecombineerd werden. In een eerste serie experimenten werd de Tat-route tot verhoogde expressie gebracht om de productiecapaciteit te verhogen. Dit resulteerde in de identificatie van een eiwit, dat de activiteit van de Tat-route moduleert. Bovendien bleek dat overexpressie van de Tat-route leidt tot verbeterde groei, aangepast aminozuurmetabolisme en verminderde biofilm- en spore-vorming. Inactivatie van de Tat-route leidde daarentegen tot ernstige oxidatieve schade aan de bacteriecel. Tenslotte werd de stress onderzocht die veroorzaakt werd door secretie van een stafylokokken-eiwit via de Sec-route. Hiertoe werden de absolute hoeveelheden van elk membraaneiwit bepaald.

Tezamen verschaffen deze studies nieuwe inzichten in de aanpassingen in de bacteriële celmembraan ten gevolge van eiwitsecretiestress en ze bieden nieuwe mogelijkheden om secretieprocessen te verbeteren.

CV

Margarita Bernal Cabas (1988) studeerde Microbiologie aan de Universidad de los Andes in Bogotá, Colombia. Daarna ging ze naar de University of Alberta in Edmonton, Canada, waar ze afstudeerde met een master in Microbiologie en Biotechnologie. In oktober 2015 startte ze haar promotieonderzoek aan het Universitair Medisch Centrum Groningen. De titel van haar proefschrift luidt: Physiological consequences of protein translocation stress in Bacillus subtilis.

Proefschrift: http://hdl.handle.net/11370/38986d9e-de17-4904-bd66-faece01641fe