Bacillus subtilis at near-zero specific growth rates

Uitgehongerde bacterie zet alles op overleven

Bacillus subtilis, een in de bodem levende bacteriesoort, dient als werkpaard voor biotechnologen en is in gebruik voor de productie van onder meer vitamines, enzymen en medicijnen. In zowel de natuurlijke als industriële omgeving kunnen groeiomstandigheden slecht worden, bijvoorbeeld door een gebrek aan bruikbare energiebronnen.

Wanneer energie beperkt is groeien de bacteriën met een extreem lage snelheid, zeker in vergelijking met laboratoriumkweken waar de omstandigheden optimaal zijn. Om microbieel leven beter te begrijpen is het bestuderen van de aanpassing aan ongunstige omstandigheden nodig.

Wout Overkamp onderzocht Bacillus subtilis bij groeisnelheden van bijna nul. Deze extreem lage groeisnelheden bereikte hij door extreme calorische beperking in een zogenaamde retentostaat opstelling. Ondanks deze zware omstandigheden bleven bijna alle bacteriën levensvatbaar. Berekeningen lieten zien dat bijna alle beschikbare energie werd gebruikt voor cellulaire processen die gericht zijn op onderhoud van de cel, en niet voor groei.

Uit analyse van genexpressie-niveaus kwam naar voren dat de cellen hun genexpressie her-programmeren om hun overlevingskansen te vergroten. Deze reactie op ‘honger’ heeft overeenkomsten met de reactie op complete nutriënt depletie, waarin naast energie ook andere voedingsstoffen ontbreken, maar is op een aantal vlakken verschillend.

Overkamp heeft in zijn promotieonderzoek ook de ‘gereedschapskist’ om genexpressie en eiwit lokalisatie in individuele cellen te visualiseren uitgebreid in verschillende soorten bacteriën.

Wout Overkamp verrichtte zijn onderzoek bij de afdeling Moleculaire Genetica van het Groningen Biomolecular Sciences and Biotechnology Institute (GBB).  Zijn werk werd gefinancierd door het Kluyver Centre for Genomics of Industrial Fermentation / Netherlands Genomics Institute.

Proefschrift: http://hdl.handle.net/11370/7e8bcf52-d71d-4f2e-adfd-f34c6e118a99