σ-faktoreiden ylituotto syanobakteerissa Synechocystis sp. PCC 6803

Abstract

Biotuotannossa käytettävät bakteerikannat hyötyvät parantuneesta stressinsietokyvystä. Tässä tutkimuksessa syanobakteerin stressinsietoa yritetään parantaa muuttamalla RNApolymeraasin toimintaa. Syanobakteerien RNA-polymeraasin holoentsyymi koostuu kuudesta ytimen alayksiköstä sekä sigmafaktorista, joka tunnistaa promoottorin ja mahdollistaa transkription aloituksen. Kasvun aikana välttämätön SigA-faktori tunnistaa taloudenpitogeenit ja sen määrän muutokset voivat vaikuttaa kasvunopeuteen. Ryhmän 2 sigmafaktorit SigB, SigC, SigD ja SigE eivät ole välttämättömiä optimiolosuhteissa, mutta tunnistavat stressiolosuhteiden sietoon ja sopeutumiseen liittyviä geenejä. Synechocystiksen sigA ja sigB-geenit kloonattiin vahvan, valossa indusoituvan psbA2-promootterin alaisuuteen ja siirrettiin antibioottiresistenssikasetin ohella korvaamaan joko psbA2- tai psbA1-geeni genomista. Valikoituneet linjat todennettiin sekvensoimalla. Kvantitatiivisen PCR:n avulla sigA:n lähetti-RNA:n määrän todettiin lisääntyneen kolminkertaiseksi ja sigB:n lähetti-RNA:n määrän nelinkertaiseksi ylituottokannoissa. Kummankaan kannan kasvussa ei huomattu eroa villityypin Synechocystikseen standardiolosuhteissa tai kirkkaassa valossa. SigB:n ylituotto paransi Synechocystiksen sietokykyä butanolille, kuumalle ja reaktiivisille happiyhdisteille. Butanolin haitallisuuden ajatellaan ainakin osittain johtuvan sen aiheuttamasta hapettavasta stressistä. SigB-oe kannan toleranssi sekä metyleenisinisen tuottamalle singlettihapelle että metyleeniviologeenilla tuotetulle superoksidille oli parempaa kuin villityypin soluilla. SigB-ylituottokanta sisälsi kontrollikantaa enemmän karotenoideja sekä standardioloissa että superoksidistressissä. SigB:n tiedetään lisäävän karotenoidien lisäksi myös kaperoniproteiinien tuottoa, joista molemmat suojaavat solua hapettavilta reaktioilta. SigB-oe-kannan parantuneesta hapettavien yhdisteiden ja butanolin kestävyydestä on hyötyä muun muassa jäteveden puhdistuksessa sekä kemikaalien biologisessa tuotannossa.