Μελέτη του διαμεμβρανικού συστήματος μεταφοράς σιδηροφόρων συζευγμένης με ενέργεια και μετάδοσης σήματος στο βακτήριο Thermus thermophilus HB8
Creators: name: Γιουρίεβα, Βερόνικα Σεργκέι
Publisher: name: Aristotle University of Thessaloniki
Year: 2019
Subjects: Διαμεμβρανική πρωτεΐνη TolQ
Σύστημα μεταφοράς σιδηροφόρων
Thermus thermophilus HB8
Transmembrane TolQ protein
Siderophores transport system

description: Η δομή του κυτταρικού φακέλου των Gram- βακτηρίων λειτουργεί, μεταξύ των άλλων, ως φραγμός διαπερατότητας αποτρέποντας την ακατάσχετη είσοδο ουσιών συμπεριλαμβανομένου και ορισμένων στοιχείων όπως είναι ο σίδηρος. Για την πρόσληψη σιδήρου πολλοί μικροοργανισμοί συνθέτουν σιδηροφορείς, χηλικές ενώσεις με υψηλή αγχιστεία για τον σίδηρο. Η είσοδός τους γίνεται μέσω ειδικών υποδοχέων, των TonB εξαρτώμενων υποδοχέων (TBDTs). Η μεταφορά μέσω των TBDTs είναι ενεργή με την ενέργεια να προέρχεται από την πρωτονιοεγερτική δύναμη της κυτταροπλασματικής μεμβράνης. Η μεταφορά της ενέργειας γίνεται μέσω του συμπλόκου TonB-ExbB-ExbD. Ορισμένα από τα στοιχεία του συμπλόκου μπορούν να αντικατασταθούν από στοιχεία του συστήματος Tol-Pal. Πληροφορίες για την παρουσία των υποδοχέων TBDTs, TonB-ExbB-ExbD και Tol-Pal στο θερμόφιλο βακτήριο Thermus thermophilus παραμένουν ελάχιστες. Στόχος της παρούσας εργασίας ήταν η διερεύνηση αλληλεπιδράσεων της TolQ με μεμβρανικές πρωτεΐνες του βακτηρίου και η ανίχνευση ομόλογων πρωτεϊνών του συστήματος Ton και των υποδοχέων TBDTs. Για το σκοπό αυτό, το γονίδιο TolQ (TTHA0684) κλωνοποιήθηκε και καθαρίστηκε η ανασυνδυασμένη πλέον πρωτεΐνη. Η επαγωγή της TolQ ήταν χαμηλή. Δοκιμασίες κατακρήμνισης έδειξαν ότι η TolQ αλληλεπιδρά με τρεις μεμβρανικές πρωτεΐνες του T .thermophilus όταν αυτό αναπτύσσεται σε θρεπτικό μέσο με πηγή άνθρακα το γλυκονικό. Επιπλέον, από την ανάλυση Western των ολικών λυμάτων κυττάρων και των μεμβρανών ανιχνεύθηκαν πρωτεΐνες ομόλογεςς με τον TBDT FepA και της πρωτεΐνης TonB. Οι ομόλογες πρωτεΐνες σε τριών ειδών θρεπτικά μέσα με το μοριακό τους βάρος να διαφέρει από το αντίστοιχο των μεσόφιλων. Περαιτέρω μελέτη και ταυτοποίηση των πρωτεϊνών που εντοπίστηκαν θα δώσουν πληροφορίες για τον τρόπο λειτουργίας του συστήματος μεταφοράς σιδηροφόρων στο περίπλασμα μέσω των TBDTs συμβάλλοντας στη βελτίωση του οργανισμού μοντέλου για βιοτεχνολογικούς σκοπούς
description: The cell envelope of Gram- bacteria serves as a protection barrier for the cell limiting the entrance of nutrients and elements that are too scarce such as iron. In order to uptake iron the bacteria synthesize siderophores, small chelating compounds with high affinity to iron which are actively transported by TonB-dependent transporters (TBDTs). TBDTs are supplied by the proton-motive force of the cytoplasmic membrane by the TonB-ExbB-ExbD complex (Ton complex) which acts as an energy-coupling system. It has been suggested that some components of the Ton complex are somewhat interchangeable with Tol-Pal complex’s components. Evidence for the existence of TBDTs, Ton complex or Tol-Pal complex in the biotechnologically significant Thermus thermophilus remain scarce. It has been known, however, that T. thermophilus encodes the TolQ-type transport protein (TolQ) gene and the TolR-type transport protein (TolR) gene. Here, the existence of protein-protein interactions between the TolQ protein and the membrane proteins of T. thermophilus as well as the existence of TBDTs and TonB homologs was investigates. For this purpose, the TolQ gene (TTHA0684) was cloned and the recombinant protein was purified. Protein induction was low whichever conditions tested. It was found that immobilized TolQ in CNBr sepharose beads interacts with three proteins when T. thermophilus was grown in mineral salt medium containing sodium gluconate as carbon source. In addition to, it was shown that T. thermophilus encodes TonB protein and TBDTs homologs such as FepA when grown in distict media. The molecular weight of the identified proteins in the thermophilic bacterium differed from the mesophilic homologous proteins. Further investigation of the TBDTs, Ton and Tol-Pal proteins as well as the characterization by mass spectrometry of identified proteins the will provide more information about the siderophores transport for the biotechnologically and phylogenetically significant bacterium