Επίδραση του νευροτοξικού αμινοξέος β-Ν-μεθυλάμινο-L-αλανίνη σε κυανοβακτήρια
Creators: name: Βέργου, Γεωργία Αντωνία Χαράλαμπου
Publisher: name: Aristotle University of Thessaloniki
Year: 2019
Subjects: Κυανοβακτήρια
ΒΜΑΑ
Άζωτο
Cyanobacteria
BMAA
Nitrogen

description: Η β-Ν-μεθυλαμινο-L-αλανίνη (ΒΜΑΑ), είναι ένα μη πρωτεϊνικό αμινοξύ. Συντίθεται από ένα εύρος κυανοβακτηρίων και από ορισμένα διάτομα και δινομαστιγωτά. Το ΒΜΑΑ έχει την ικανότητα να βιοσυσσωρεύεται και να βιομεγενθύνεται μέσω της τροφικής αλυσίδας στα υδάτινα και χερσαία οικοσυστήματα. Η δράση του είναι νευροτοξική και έχει συνδεθεί με την εμφάνιση νευροεκφυλιστικών ασθενειών στον άνθρωπο. Όπως συμβαίνει και με τις περισσότερες κυανοτοξίνες, ο βιολογικός και οικολογικός ρόλος του ΒΜΑΑ παραμένει άγνωστος. Τα δεδομένα που έχουμε σήμερα αναφέρουν ότι η παραγωγή του σχετίζεται με συνθήκες έλλειψης αζώτου και πιθανόν το ΒΜΑΑ να λειτουργεί ως σήμα για την κατάσταση του κυττάρου σχετικά με τη διαθεσιμότητα αζώτου. Στην παρούσα εργασία, διερευνήθηκε η επίδραση του εξωγενούς ΒΜΑΑ στον μεταβολισμό και τη φυσιολογία του μη αζωτοδεσμευτικού κυανοβακτηρίου, Synechococcus TAU-MAC 0499, που δεν παράγει ΒΜΑΑ. Όσον αφορά στη συσχέτιση διαθέσιμου αζώτου και ΒΜΑΑ, η επίδρασή του μελετήθηκε και σε καλλιέργειες με απουσία αζώτου. Παρουσία αζώτου, το ΒΜΑΑ προκάλεσε αναστολή της δραστικότητας της συνθετάσης της γλουταμίνης με αποτέλεσμα την ελάττωση των επιπέδων των αμινοξέων γλουταμίνη και γλουταμινικό οξύ. Έπειτα από 24-96 ώρες έκθεσης στο ΒΜΑΑ οι συγκεντρώσεις των φωτοσυνθετικών χρωστικών και της ολικής πρωτεΐνης στο κύτταρο αυξήθηκαν. Σε συνθήκες έλλειψης αζώτου, το ΒΜΑΑ επέφερε αύξηση στον αριθμό των κυττάρων, της ολικής πρωτεΐνης και της φυκοκυανίνης ενώ δεν υπήρξε επίδραση στη συγκέντρωση της χλωροφύλλης. Η επίδρασή του ΒΜΑΑ στη συνθετάση της γλουταμίνης, απουσία αζώτου, ήταν ασαφής. Ωστόσο η σημαντική αύξηση στα επίπεδα της γλουταμίνης, σε συνδυασμό με μείωση του γλουταμινικού οξέος, πιθανόν να αντανακλά διαταραχή στο σύστημα αφομοίωσης του αζώτου. Τα αποτελέσματα υποδεικνύουν ότι το ΒΜΑΑ παρεμβαίνει στον μεταβολισμό του αζώτου, με διαφορετικό τρόπο σε σχέση με το διαθέσιμο άζωτο στο περιβάλλον, παρέχοντας νέα δεδομένα για την επίδραση του ΒΜΑΑ σε κυανοβακτήρια-μη παραγωγούς της τοξίνης.
description: β-Ν-methylamino-L-alanine (BMAA), is a non-proteinogenic amino acid, produced by cyanobacteria, diatoms, and dinoflagellates. BMAA is bioaccumulated and biomagnified within terrestrial and aquatic ecosystems. It is considered as neurotoxin and a possible environmental cause for neurodegenerative diseases. The biological and ecological role of BMAA, as for the most of cyanotoxins, remains unknown. A few studies suggest that the production of BMAA from cyanobacteria is triggered by nitrogen starvation conditions and that this compound may act as a signal for the nitrogen status in cyanobacteria. In the present study, the effect of exogenous BMAA on the metabolism and physiology of non-diazotrophic cyanobacterium, no-BMAA producer, Synechococcus TAU-MAC 0499, were investigated. Regarding to environmental conditions, cultures grown under nitrogen depletion were also tested. In the presence of nitrogen, BMAA inhibited glutamine synthetase, which resulted in low concentrations of the amino acids glutamine and glutamate. After long term treatment (24-96 hours), cells exhibited higher concentrations of photosynthetic pigments and proteins in comparison to controls. Under nitrogen limitation conditions, exposure to BMAA induced an increase in growth, total protein and phycocyanin but no significant effect on chlorophyll a. The effect on glutamine synthetase was unclear, in the absence of nitrogen, although a possible perturbation in nitrogen assimilation is reflected on the significant increase in glutamine along with a decrease in glutamate levels. Results suggest that BMAA interferes with nitrogen assimilation in a different way, depending on the presence and absence of combined nitrogen, providing novel data on the effect of BMAA on cyanobacteria that do not produce it.