RNA-polymeraasin ω-alayksikön rooli Synechocystis syanobakteerin sopeutuessa typen puutostilaan

Abstract

Syanobakteerit kykenevät selviytymään mitä erikoisimmista olosuhteista sopeuttamalla metaboliaansa ympäristön puutoksiin ja ylitarjontaan. Merkittävänä tekijänä tähän on geenien ilmenemisen valikointi, joka perustuu RNA-polymeraasin σ-faktoriin. σ-faktoreita on solussa erilaisia ja jokainen tunnistaa tiettyjä promoottorialueita, joille RNA-polymeraasi kiinnittyy transkription alussa. Tämän systeemin kautta solu reagoi muuttuviin olosuhteisiin lisäämällä tai vähentämällä tietyn σ-faktorin määrää. σ-faktorin kiinnittymiseen vaikuttaa RNA-polymeraasin pieni ω-alayksikkö. Ilman tätä alayksikköä RNA-polymeraasissa olevien σ-faktorien suhde häiriintyy. Tässä tutkielmassa selvitetään, että vaikuttaako RNA-polymeraasin ω-alayksikön puuttuminen typenpuutteeseen sopeutumiseen. Työssä verrattiin Synechocystis sp. PCC 6803 kontrollikannan ja ΔrpoZ-kannan (puuttuva ω-alayksikkö) fotosynteettisen hapentuoton eroja happielektrodilla sekä lisäksi fotosynteesin proteiinikompleksien määriä. Western blot -tekniikalla tutkittiin fotosysteemi I:n, fotosysteemi II:n, fykobilisomin, NDH-1-kompleksin sekä ATP-syntaasin määriä mittaamalla komplekseista yhtä alayksikköä. Fykobilisomista mitattiin sekä fykosyaniinia että allofykosyaniinia. RT-qPCR-tekniikalla tutkittiin fykosyaniinin, allofykosyaniinin, fotosysteemi I:n, NDH-1:n ja ATP-syntaasin mRNA:n määrää. Tuloksissa havaittiin molemmilla kannoilla, että fotosysteemi II:n aktiivisuus putoaa ensimmäisen 4 tunnin aikana noin puoleen ja loppuu lähes kokonaan jo 24 tunnin typenpuutteen jälkeen, mutta proteiinien hajoamista havaittiin vain vähän ja pääasiassa fykobilisomiantennissa. Vaikka typenpuute ei vaikuttanut ATP-syntaasin määrään, niin merkittävänä havaintona proteiinia on paljon vähemmän kannalla, jolta ω-alayksikkö puuttuu. RT-qPCR-tuloksia ei pystytty käyttämään, sillä näytteet olivat epäpuhtaita epäonnistuneen DNaasi-käsittelyn vuoksi. Tämän koe olisi hyvä suorittaa uudelleen. Tämän lisäksi ehdotan MIMS-koetta vahvistamaan happielektrodin mittaustulokset. Tämän tutkielman tulosten perusteella voidaan todeta, että ω-alayksikön puuttuminen ei vaikuta typenpuutteeseen sopeutumiseen.