A C faktor termelő Streptomyces griseus 45H törzs spóraképzésének, patogenitásának és taxonómiai besorolásának vizsgálata

Hasonló dokumentumok
A C faktor termelő Streptomyces griseus 45H törzs spóraképzésének, patogenitásának és taxonómiai besorolásának vizsgálata

A növény inváziójában szerepet játszó bakteriális gének

Bakteriális identifikáció 16S rrns gén szekvencia alapján

Fehérje expressziós rendszerek. Gyógyszerészi Biotechnológia

Biomassza alapú bioalkohol előállítási technológia fejlesztése metagenomikai eljárással

Éter típusú üzemanyag-adalékok mikrobiális bontása: a Methylibium sp. T29 jelű, új MTBE-bontó törzs izolálása és jellemzése

Válasz Márialigeti Professzor Úr opponensi véleményére.

Szent István Egyetem Állatorvos-tudományi Doktori Iskola. Háziállatokból izolált Histophilus somni törzsek összehasonlító vizsgálata

A szamóca érése során izolált Spiral és Spermidin-szintáz gén jellemzése. Kiss Erzsébet Kovács László

AZ IS30 BAKTERIÁLIS INSZERCIÓS ELEM CÉLSZEKVENCIA VÁLASZTÁSÁNAK MOLEKULÁRIS TÉNYEZŐI DOKTORI ÉRTEKEZÉS TÉZISEI SZABÓ MÓNIKA

Egy 10,3 kb méretű, lineáris, a mitokondriumban lokalizált DNS-plazmidot izoláltunk a

Növényvédelmi Tudományos Napok 2014

MIKROSZKÓPIKUS GOMBÁK MIKOTOXIN-BONTÓ KÉPESSÉGÉNEK. Péteri Adrienn Zsanett DOKTORI ÉRTEKEZÉS TÉZISEI

Összehasonlító környezetmikrobiológiai. Böddi-szék vizében egy alga tömegprodukció idején

Molekuláris biológiai eljárások alkalmazása a GMO analitikában és az élelmiszerbiztonság területén

2011. január április 10. IPK Gatersleben (Németország) május 17. Kruppa Klaudia

A PENICILLIUM CHRYSOGENUM LAKTÓZ HASZNOSÍTÁSÁNAK VIZSGÁLATA

AZ EMBERI MIKROBIOM: AZ EGYÉN, MINT SAJÁTOS ÉLETKÖZÖSSÉG Duda Ernő

Ph.D. értekezés tézisei. A c-típusú citokrómok biogenezisében résztvevő fehérjék. szerepe és génjeik szabályozása Sinorhizobium meliloti-ban

Szakmai zárójelentés a Secreted proteins as signalling molecules in Streptomyces development című, IB1 zsűrihez tartozó T/F számú pályázatról.

MTA DOKTORI ÉRTEKEZÉS TÉZISEI BIRÓ SÁNDOR

A preventív vakcináció lényege :

ÁLLATTENYÉSZTÉSI TUDOMÁNYOK DOKTORI ISKOLA Doktori Iskola vezető: Dr. Bánszki Tamás, MTA doktora. Témavezetők: mezőgazdaság-tudomány kandidátusa

A PNP kóroktanának molekuláris vizsgálata Dán Ádám és Rónai Zsuzsanna

ÖNÉLETRAJZ. Gyermekei: Lőrinc (1993), Ádám (1997) és Árpád (1997) Középiskola: JATE Ságvári Endre Gyakorló Gimnáziuma,

Algaközösségek ökológiai, morfológiai és genetikai diverzitásának összehasonlítása szentély jellegű és emberi használatnak kitett élőhelykomplexekben

SZENT ISTVÁN EGYETEM MIKOFENOLSAV MIKROBIOLÓGIAI ELŐÁLLÍTÁSA, A TERMELŐ MIKROORGANIZMUS JELLEMZÉSE. Doktori értekezés tézisei.

Tipizálási módszerek alkalmazása methicillin-rezisztens Staphylococcus aureus (MRSA) törzsek molekuláris epidemiológiai vizsgálatai során

Vélemény. Dr. Szabó Dóra Béta-laktám rezisztens Gram-negatív baktériumok vizsgálata című doktori értekezéséről.

A humán mitokondriális genom: Evolúció, mutációk, polimorfizmusok, populációs vonatkozások. Egyed Balázs ELTE Genetikai Tanszék

PÉCSI TUDOMÁNYEGYETEM. Természetes és mesterséges agrobaktérium rezisztencia vizsgálata szőlőben. Galambos Anikó

Genetikai panel kialakítása a hazai tejhasznú szarvasmarha állományok hasznos élettartamának növelésére

DNS-szekvencia meghatározás

Scan 1200 teljesítmény-értékelés evaluation 1/5

Molekuláris genetikai vizsgáló. módszerek az immundefektusok. diagnosztikájában

Egyetemi doktori (Ph.D.) értekezés tézisei

A tömegspektrometria kvalitatív és kvantitatív proteomikai alkalmazása. Szájli Emília

Dr. Máthéné Dr. Szigeti Zsuzsanna és munkatársai

MEGHÍVÓ. A Debreceni Egyetem Orvostudományi Doktori Tanácsa meghívja Önt. Dr. Szatmári Szilárd Attila

Biológus MSc. Molekuláris biológiai alapismeretek

MTA DOKTORI PÁLYÁZAT DOKTORI ÉRTEKEZÉS A STREPTOMYCES GRISEUS 45H ÁLTAL TERMELT EXTRACELLULÁRIS, PLEIOTRÓP BIRÓ SÁNDOR

Bevezetés-Acinetobacter

NÖVÉNYGENETIKA. Az Agrármérnöki MSc szak tananyagfejlesztése TÁMOP /1/A

transzláció DNS RNS Fehérje A fehérjék jelenléte nélkülözhetetlen minden sejt számára: enzimek, szerkezeti fehérjék, transzportfehérjék

A T sejt receptor (TCR) heterodimer

A vas homeosztázis, oxidatív mutagenezis és az antibiotikum rezisztencia evolúciójának kapcsolata

Szabadság tér 1, tel , fax ,

Molekuláris biológiai módszerek alkalmazása a biológiai környezeti kármentesítésben

Escherichia coli aminosav-transzporterek vizsgálata

A termesztett búza diploid őseinek molekuláris citogenetikai elemzése: pachytén- és fiber-fish.

Egy Polycomb Response Element (PRE) in situ vizsgálata Drosophila melanogaster-ben génkonverzió segítségével. Kozma Gabriella

PÉCSI TUDOMÁNYEGYETEM. Agrobacterium rezisztencia térképezése szőlőben. Kuczmog Anett

~ 1 ~ Ezek alapján a következő célokat valósítottuk meg a Ph.D. munkám során:

HAPMAP Nemzetközi HapMap Projekt. SNP GWA Haplotípus: egy kromoszóma szegmensen lévő SNP mintázat

A proteomika új tudománya és alkalmazása a rákdiagnosztikában

A doktori értekezés tézisei. A növényi NRP fehérjék lehetséges szerepe a hiszton defoszforiláció szabályozásában, és a hőstressz válaszban.

Kappelmayer János. Malignus hematológiai megbetegedések molekuláris háttere. MOLSZE IX. Nagygyűlése. Bük, 2005 szeptember

Patogén mikroorganizmusok vizsgálata molekuláris biológiai módszerekkel

Különböző Capsicum annuum var. grossum paprikafajták endofita baktériumainak izolálása, jellemzése és molekuláris biológiai vizsgálata

Nosocomialis infekciókat okozó baktériumok tipizálásának jelentősége a kórházi járványok felderítésében

A basidiomycota élesztőgomba, a Filobasidium capsuligenum IFM törzse egy olyan

Conserved ortholog set (COS) markerek térképezése Aegilops kromoszómákon

(1) A T sejtek aktiválása (2) Az ön reaktív T sejtek toleranciája. α lánc. β lánc. V α. V β. C β. C α.

CYP2C19 polimorfizmusok szerepe a clopidogrel rezisztencia vizsgálatában iszkémiás stroke-on átesett betegekben

Anaerob fermentált szennyvíziszap jellemzése enzimaktivitás-mérésekkel

In Situ Hibridizáció a pathologiai diagnosztikában és ami mögötte van.

Különbözı Mycoplasma gallisepticum törzsek összehasonlító vizsgálata több, döntıen PCR alapú molekuláris biológiai módszer segítségével

Engedélyszám: /2011-EAHUF Verziószám: Humángenetikai vizsgálatok követelménymodul szóbeli vizsgafeladatai

NANOTECHNOLOGIA 6. előadás

12/4/2014. Genetika 7-8 ea. DNS szerkezete, replikáció és a rekombináció Hershey & Chase 1953!!!

Orvosi Genomtudomány 2014 Medical Genomics Április 8 Május 22 8th April 22nd May

Háromféle gyógynövénykivonat hatása a barramundi (Lates calcarifer) természetes immunválaszára

A C. elegans TRA-1/GLI/Ci szex-determinációs faktor célgénjeinek meghatározása és analízise. Doktori értekezés tézisei.

A gidrán fajta genetikai változatosságának jellemzése mitokondriális DNS polimorfizmusokkal Kusza Szilvia Sziszkosz Nikolett Mihók Sándor,

KUTATÁSI JELENTÉS. DrJuice termékek Ezüstkolloid Hydrogél és Kolloid oldat hatásvizsgálata

Klinikai Genomika Központ Biobankok

Prenatalis diagnosztika lehetőségei mikor, hogyan, miért? Dr. Almássy Zsuzsanna Heim Pál Kórház, Budapest Toxikológia és Anyagcsere Osztály

A C1 orf 124/Spartan szerepe a DNS-hiba tolerancia útvonalban

EGYETEMI DOKTORI (PhD) ÉRTEKEZÉS TÉZISEI NRRL B-2682-ES TÖRZSBEN. Készítette: Dr. Bartalné Deák Eleonóra Biológus, gyógyszerész

Genetikai kölcsönhatások rendszerbiológiája

folsav, (a pteroil-glutaminsav vagy B 10 vitamin) dihidrofolsav tetrahidrofolsav N CH 2 N H H 2 N COOH

A humán tripszinogén 4 expressziója és eloszlási mintázata az emberi agyban

TUMORSEJTEK FENOTÍPUS-VÁLTOZÁSA TUMOR-SZTRÓMA SEJTFÚZIÓ HATÁSÁRA. Dr. Kurgyis Zsuzsanna

A genomikai oktatás helyzete a Debreceni Egyetemen

Genomadatbázisok Ld. Entrez Genome: Összes ismert genom, hierarchikus szervezésben (kromoszóma, térképek, gének, stb.)

BEVEZETÉS. A magasabbrendű növényeknek egész életciklusuk folyamán flexibilisen

PROGRAMFÜZET. "GENETIKAI MŰHELYEK MAGYARORSZÁGON" XIII. Minikonferencia SZEPTEMBER 12.

Mangalica specifikus DNS alapú módszer kifejlesztés és validálása a MANGFOOD projekt keretében

DOKTORI ÉRTEKEZÉS TÉZISEI AZ OPPORTUNISTA HUMÁNPATOGÉN CANDIDA PARAPSILOSIS PATOMECHANIZMUSÁNAK MOLEKULÁRIS SZABÁLYOZOTTSÁGA TÓTH RENÁTA TÉMAVEZETŐ:

A genetikai lelet értelmezése monogénes betegségekben

A Globális regulátor mutációknak mint az attenuálás lehetőségének vizsgálata Escherichia coli-ban

NÖVÉNYÉLETTAN. Az Agrármérnöki MSc szak tananyagfejlesztése TÁMOP /1/A

DOKTORI ÉRTEKEZÉS TÉZISEI AZ OPPORTUNISTA HUMÁNPATOGÉN CANDIDA PARAPSILOSIS ÉLESZTŐGOMBA ELLENI TERMÉSZETES ÉS ADAPTÍV IMMUNVÁLASZ VIZSGÁLATA

avagy az ipari alkalmazhatóság kérdése biotechnológiai tárgyú szabadalmi bejelentéseknél Dr. Győrffy Béla, Egis Nyrt., Budapest

A legújabb adatok összefoglalása az antibiotikum rezisztenciáról az Európai Unióban

Az Idegsebészeti Szövetbank jelentősége a neuro-onkológiai kutatásokban

ADATBÁNYÁSZAT I. ÉS OMICS

Klónozás: tökéletesen egyforma szervezetek csoportjának előállítása, vagyis több genetikailag azonos egyed létrehozása.

Gelencsér Tímea. Peszticidek alkalmazása helyett ellenálló GMO-k létrehozásának lehetőségei. Készítette: Budapest, 2004

GMO = genetikailag módosított organizmusok. 1. Gének megváltoztatása. Gének megváltoztatása. Pécs Miklós: A biológia alapjai

Átírás:

EGYETEMI DOKTORI (Ph.D.) ÉRTEKEZÉS TÉZISEI A C faktor termelő Streptomyces griseus 45H törzs spóraképzésének, patogenitásának és taxonómiai besorolásának vizsgálata Kiss Zsuzsanna Témavezető: Dr. Biró Sándor DEBRECENI EGYETEM MOLEKULÁRIS SEJT- ÉS IMMUNBIOLÓGIA DOKTORI ISKOLA Debrecen, 2010 1

A doktori értekezés impresszuma A C FAKTOR TERMELŐ STREPTOMYCES GRISEUS 45H TÖRZS SPÓRAKÉPZÉSÉNEK, PATOGENITÁSÁNAK ÉS TAXONÓMIAI BESOROLÁSÁNAK VIZSGÁLATA Írta: Kiss Zsuzsanna okleveles biológus Készült a Debreceni Egyetem Molekuláris Sejt- és Immunbiológia Doktori Iskola keretében Témavezető: Dr. Biró Sándor, PhD A doktori szigorlati bizottság: Elnök: Prof. Dr. Fésűs László, akadémikus Tagok: Prof. Dr. Putnoky Péter, az MTA doktora Prof. Dr. Szabó Gábor, az MTA doktora A doktori szigorlat időpontja: 2010. október 8. 9 óra, Biokémiai és Molekuláris Biológiai Intézet könyvtára Az értekezés bírálói: Dr. Kiss Antal, az MTA doktora Dr. Karaffa Levente, Ph.D. A bírálóbizottság: Elnök: Opponensek: Tagok: Prof. Dr. Fésűs László, akadémikus Dr. Kiss Antal, az MTA doktora Dr. Karaffa Levente, Ph.D. Prof. Dr. Putnoky Péter, az MTA doktora Prof. Dr. Szabó Gábor, az MTA doktora Az értekezés védésének időpontja: 2010. október 8. 13 óra, I. sz. Belgyógyászati Klinika tanterme 2

RÖVIDÍTÉSEK aacc4 aminoglükozid-3-acetiltranszferáz IV enzim génje AdpA A-faktor függő fehérje Apr apramycin facc C faktor gén MM minimál táptalaj nec1 nekrózis faktor gén PAI patogenitási sziget (large pathogenicity island) PCR polimeráz láncreakció PNB p nitrophenyl butyrate rrns riboszómális RNS Thio S thiostrepton szenzitív Apr R apramycin rezisztens 45H S. griseus (S. albidoflavus) 45H törzs 45H-B S. griseus (S. albidoflavus) 45H törzs null mutánsa 52-1 S. griseus 52-1 törzs CFBP4501 S. europaeiscabiei CFBP4501 patogén törzs 3

1. BEVEZETÉS A Gram-pozitív, micéliális növekedésű Streptomycesek elméleti és gyakorlati szempontból is fontos mikroorganizmusok: spóraképzéssel végződő komplex morfológiai differenciálódásukkal párhuzamosan nagyszámú szekunder metabolitot termelnek, köztük az ismert antibiotikumok több mint 60%-át és sokféle ipari enzimet is. A komplex életciklus szabályozásában szerepet játszanak az extracelluláris autoregulátorok. A legismertebb autoregulátor az A-faktor (2-izokapriloil-(3R)-hidroximetil-γ-butirolakton), mely a légmicéliumképzést és a szekunder metabolit bioszintézist szabályozza S. griseusban. Egy másik fontos autoregulátor az extracelluláris szignálfehérje, a C faktor, melyet eredetileg a S. griseus 45H-ként azonosított törzs fermentlevéből izoláltak. A C faktort termelő törzset az ipari streptomycint termelő S. griseus 52-1 törzshöz kapcsolódó mutagenezis program keretében izolálták, melynek során morfológiai illetve streptomycint nem-termelő mutánsokat kívántak izolálni. A 45H törzs feltételezett eredete azonban kérdéses, mivel a két törzs számos lényeges tulajdonságában különbözik, továbbá Southern hibridizációval nem sikerült a gént az 52-1 törzsben kimutatni, ugyanakkor a S. griseus 45H és egy flavofungint termelő S. flavofungini törzs, mellyel a 45H törzs izolálásakor szintén dolgoztak a laboratóriumban, restrikciós mintázata nagymértékben hasonló. A S. griseus 45H törzs jól spórázik szilárd és folyékony táptalajon is, mely utóbbi tulajdonság csak kevés Streptomyces törzsre jellemző. A 45H törzs által termelt C faktor fehérje hatással van az 52-1 törzs differenciálódására és a törzs C faktor jelenlétében képes spóraképzésre folyékony tenyészetben. A C faktor gén expresszióját vizsgálták különböző Streptomyces törzsekben, ugyanakkor még nem ismerjük pontosan a fehérje szerepét a termelő törzs differenciálódásában. 4

Southern hibridizációs kísérletek és adatbázisokban megtalálható szekvenciák összehasonlításával csak nagyon kevés Streptomyces törzsben azonosíthatók facc gén homológok. Érdekes módon a gén homológja megtalálható a legismertebb növényi kórokozóban, a S. scabiesben, mely a burgonyagumók közönséges varasodásáért felelős. Burgonyavarasodásért felelős kórokozókat más, filogenetikailag diverz Streptomyces fajokban is azonosítottak, melyek közül néhány a S. albidoflavus csoportba tartozik. A burgonyavarasodást okozó Streptomyces törzsekben a patogenitás összefüggésben van az ún. patogenitási sziget (PAI) jelenétével, melyen a patogenitásért felelős gének - thaxtomin bioszintetikus gének, nec1 nekrózis faktor gén és további virulencia gének - egymás mellett helyezkednek el. Előfordul, hogy a PAI, mint mobilis genetikai elem, átkerül valamely nempatogén Streptomyces törzsbe és azt fertőzőképessé teszi. A burgonyagumók külső védőrétege azáltal válik ellenállóvá a kiszáradással és fertőzésekkel szemben, hogy a sejtfalba szuberin rakódott, ezért a fertőzésben fontos szerepet játszanak a különböző sejtfalbontó extracelluláris észterázok. A C faktor szerepet játszik több, az A-faktor regulonba tartozó extracelluláris enzim szabályozásában egyrészt az A-faktor termelés indukálásán, és/vagy az A-faktor regulonba tartozó gének közvetlen szabályozásán keresztül. A szabályozott enzimek többsége cink kofaktorral működik, s génjük előtt AdpA kötőhely van, melyhez az A-faktor regulon szabályozásában kulcsszerepet játszó AdpA fehérje kötődik. A S. scabies extracelluláris észterázának cink az aktivátora, és génje előtt egy fehérjekötőhely található, mely nagymértékben azonos az AdpA konszenzus kötőhellyel, továbbá a S. scabiesben található egy, az A-faktor bioszintézisében kulcsszerepet játszó enzim, az AfsA génjének homológja. Ezért lehetséges, hogy az észteráz része egy AdpA által szabályozott regulációs kaszkádnak. 5

Munkám során az alábbi kérdésekre kerestem választ: 1. A S. griseus 45H, S. griseus 52-1 és a laboratóriumban izolált S. flavofungini törzsek rokonságának vizsgálata 16S rrns génszekvenciák összehasonlításával, majd a 45H törzs taxonómiai besorolásának megerősítése Southern hibridizáció segítségével. 2. A S. griseus 45H törzs facc null mutánsának létrehozása annak tanulmányozására, hogy a fehérje az életciklus mely lépéseit szabályozza a termelő törzsben és hogyan hat a morfológiai differenciálódás folyamatára, ha nem termelődik C faktor. 3. Bár a C faktor fehérjét és morfológiai differenciálódásban betöltött szerepét részletesen tanulmányozták, a fehérje pontos szerepe és az, hogy mely regulációs kaszkád tagja, még nem ismert. Ezért adatbázisokban C faktorral homológ géneket kerestünk, amelynek eredményéből esetleg következtethetünk a C faktor hatásmechanizmusára. 4. Megtalálható-e a S. griseus 45H törzsben a PAI részét képező nec1 gén, illetve termelődik-e a patogén S. scabies törzsekre jellemző extracelluláris észteráz és az enzim állhat-e a C faktor regulációja alatt. 5. A virulencia faktorok vizsgálatát követően a S. griseus 45H törzs fertőzőképességének tesztelése burgonya mikrogumókon összehasonlítva ismert kórokozó és nem kórokozó törzsek fertőzőképességével. 6

2. ANYAG ÉS MÓDSZER 2.1. A S. griseus 45H törzs taxonómiai besorolásának vizsgálata A S. griseus 45H, a laboratóriumban izolált S. flavofungini és a S. griseus 52-1 törzsek rokonságát 16S rrns gén szekvenciák összehasonlításával vizsgáltuk, majd a 45H törzs taxonómiai besorolását Southern hibridizációval erősítettük meg. A 16S rrns génjét PCR reakcióval amplifikáltuk mindhárom törzsben, a szekvenciákat direkt szekvenálás módszerével határoztuk meg, majd a Neighbour-joining standard módszer valamint a Jukes és Cantor-féle távolságmatrix felhasználásával megszerkesztettük a törzsek közötti rokonságot bemutató filogenetikai fát. A Southern hibridizációhoz a facc gén 860 bp méretű, digoxigeninnel jelölt (Dig Nucleid Acid Detection Kit, Boehringer Mannheim) EcoRV-SalI fragmentjét használtuk próbaként. 2.2. A S. griseus 45 törzs null mutánsának előállítása és tanulmányozása A null mutáns létrehozásához in vitro kísérletsorozatban terveztük a facc gén inzerciós inaktiválását, ezért egy Apr rezisztenciát biztosító aacc4 gént építettünk be a psgf4 plazmidon klónozott facc génbe. Ezt követően eltávolítottuk a plazmidból a Streptomyces replikációs origót, hogy a transzformációt követően megtörténjen a homológ rekombináció a kromoszómán lévő facc gén és az inaktivált kópia között. Az így létrejött psb51 plazmidot, mely az aacc4 génnel megszakított facc gén mellett hordoz még egy thio rezisztencia markert is, polietilén glikolos transzformációval juttattuk be S. griseus 45H protoplasztokba. Azon Thio S, Apr R telepeket, melyek a szelekcióra használt táptalajon kopasz (bald) fenotípust mutattak, felszedtük és genetikai összetételüket Southern hibridizációval vizsgáltuk. A Southern hibridizációhoz a facc gén 860 bp méretű, radioaktívan jelölt EcoRV-SalI fragmentjét használtuk próbaként, mely az Apr rezisztencia gén előtt 835 bp-t, az Apr rezisztencia gén után 25 bp-t fed le a facc génből. 7

2.3. C faktor génnel homológ gének keresése A facc gén homológok kereséséhez a GenBank adatbázist és PHI-BLAST programot használtunk. 2.4. A nec1 gén jelenlétének vizsgálata a S. griseus 45H törzsben és más Streptomyces törzsekben A nec1 gén jelenlétét PCR reakcióval és Southern hibridizációval vizsgáltuk az alábbi Streptomyces törzsekben: 45H, 45H-B, 52-1, CFBP4501. A nec1 gén amplifikálásához azt a primer párt és reakciókörülményeket alkalmaztuk, mellyel korábban a S. scabiesben azonosították gént. A Southern hibridizációhoz a CFBP4501 törzsben amplifikált és digoxigeninnel jelölt (Roche DIG DNA labeling and detection kit) nec1 gént használtuk. 2.5. Az extracelluláris észteráz aktivitás vizsgálata a S. griseus 45H törzsben és más Streptomyces törzsekben A vizsgált Streptomyces törzseket 45H, 45H-B, 52-1, CFBP4501 párhuzamosan növesztettük cinket tartalmazó és cinkmentes MM táptalajon. Az extracelluláris észteráz akivitást spektrofotométerrel mértük PNB-t használva szubsztrátként. A reakció a PNB-nek a sejttenyészetek fermentlevéhez való hozzáadásával indult, majd a hidrolízist spektrofotométerrel mértük 420 nm-en 10 percen keresztül, szobahőmérsékleten. Ezzel párhuzamosan, a hőstabil észteráz aktivitás méréséhez, a sejttenyészetek fermentlevét a PNB hozzáadása előtt 10 percig 60 C-on hőkezeltük. Az extracelluláris észteráz aktivitást 1 mg száraz micéliumra vonatkoztatva adtuk meg nmol min -1 mg -1 egységben. Három párhuzamos mérés alapján szórást számoltunk, illetve T próba alapján szignifikancia analízist is végeztünk. 8

2.6. Patogenitási teszt burgonya mikrogumókon A tesztelés során négy Streptomyces törzs (45H, 45H-B, 52-1, CFBP4501) sejttenyészetét és három burgonyafajta (Cleopatra, Desiree, Rebeka) mikrogumóit használtuk. Fajtánként 12 burgonya mikrogumót helyeztünk 20-20 ml sejtszuszpenzióba, 5 mikrogumót steril deszt. vízbe helyezünk. 10 perc után a mikrogumókat kivesszük és nedves papírvattával bélelt, lefedett Petricsészékben 28 C-os termosztátba helyezzük. A tünetek alapján öt betegségfokozatot különböztettünk meg: tünetmentes (0 pont); fehér foltok, telepek a lenticellák körül (1 pont); barna foltok, kezdődő varasodás a lenticellák körül (2 pont); kiterjedt varasodás az egész gumó felületén (3 pont); kiterjedt varasodás, rothadás (4 pont). A mikrogumókat a kezelést követően 10 napig monitoroztuk és a tünetek alapján betegségindexet (Bi) számoltunk. 2.7. Egyéb módszerek Az alábbi módszerek esetében a Genetic Manipulation of Streptomyces, a Practial Streptomyces Genetics és a Molecular cloning, A Laboratory Manual, 3rd ed. kézikönyvekben leírtakat követtük: Streptomyces törzsek tenyésztése, Streptomycesek transzformálása, kromoszómális DNS izolálása Streptomycesből, E. coli transzformálása, plazmid izolálás E. coliból, agaróz gélelektroforézis, DNS izolálása gélből, ligálás. 9

3. ÚJ EREDMÉNYEK ÉS MEGBESZÉLÉS 3.1. A S. griseus 45H törzs taxonómiai besorolásának felülvizsgálata Direkt szekvenálás módszerével meghatároztuk a S. griseus 45H, a laboratóriumban izolált S. flavofungini és a S. griseus 52-1 törzsek 16S rrns génjének szekvenciáját majd a fenti törzsek, a törzsekkel rokon Streptomycesek és a Streptomyces genusz reprezentatív tagjainak 16S rrns gén szekvenciáiból megalkottuk a törzsek közötti rokonságot bemutató filogenetikai fát. A S. griseus 52-1 törzs 16S rrns gén szekvenciája megegyezik a S. griseus rrns operonok rrna-e szekvenciáival, azaz a törzs valóban S. griseus. A S. griseus 45H és S. flavofungini törzsek 16S rrns gén szekvenciái egymással teljesen megegyeznek, de eltérnek S. griseus 52-1 törzs és a típustörzs S. flavofungini NRRL B-12307 T és NBRC 13371 szekvenciáitól is. Teljesen azonosak viszont a S. albidoflavus csoport 16S rrns gén szekvenciáival. Mivel a szekvencia-analízis alapján egyértelművé vált, hogy a S. griseus 45H törzs a S. albidoflavus csoportba tartozik, Southern hibridizációval vizsgáltuk a facc gén meglétét a S. albidoflavus csoport fajaiban. Négy vizsgált törzs közül háromban sikerült a facc gént detektálni. Az a törzs, amelyben nem sikerült a facc gént kimutatni, relatíve távoli rokona a csoport tagjainak, ami alapján valószínűsíthető a C faktor gén specifikus előfordulása a S. albidoflavus csoportban. Eredményeink alapján valószínűsítjük, hogy a C faktort termelő 45H törzset véletlen laboratóriumi kontaminációként izolálták. A 16S rrns gén szekvenciák és a Southern hibridizáció eredményei alapján a 45H törzs és a laboratóriumban izolált S. flavofungini törzs megegyezik és a S. albidoflavus csoport tagja. Ezért a C faktort termelő törzs elnevezését S. albidoflavus 45H-ra javasoltuk megváltoztatni. 10

3.2. A S. griseus 45 törzs null mutánsának előállítása és tanulmányozása A C faktor morfológiai differenciálódásban betöltött szerepének vizsgálatához létrehoztuk a törzs C faktort nem termelő mutánsát az alábbiak szerint: a facc gén in vitro inzerciós inaktiválása, majd a kromoszómális génkópia lecserélése az inaktivált facc génre kettős crossing overrel. A Thio S, Apr R telepek, melyekről feltételeztük, hogy tartalmazzák a megszakított gént, várakozásunknak megfelelően kopasz fenotípusúak voltak. Több, egymástól függetlenül felszedett kopasz telepet vizsgáltunk Southern hibridizációval, de egyikben sem tudtuk a megszakított facc gént detektálni. Ebből arra következtetünk, hogy nem az általunk tervezett homológ rekombináció történt, hanem a teljes gén vagy annak egy jelentős része delécióra került, azzal a régióval együtt, ami a próbával homológ részt (az Apr rezisztencia gén előtti szakasz) tartalmazza. Ezt követően plazmidon klónozva transzformáltuk a facc gént a bald mutánsba aminek eredményeképpen mind a légmicéliumképzés, mind a sporuláció helyreállt. Ez azt mutatja, hogy a kopasz fenotípus a facc gén deléciója következtében alakult ki. 3.3. C faktor génnel homológ gének keresése Adatbázisokban homológ géneket keresve csak néhány Streptomyces törzsben - pl. Streptomyces albus, S. scabies 87.22, S. ambofaciens - találtunk a C faktor génhez nagymértékben hasonló géneket. Nem található facc homológ a S. coelicolor A3(2), a S. avermitilis MA-4680 és a S. griseus IFO 13350 törzsben sem. A S. scabiesben illetve S. ambofaciensben talált facc homológ gének a kromoszóma terminális régiójában helyezkednek el, ahol gyakran fordulnak elő különböző strukturális változások (deléció, rekombináció, stb.), mely kapcsolatban lehet a Streptomycesek evolúciójával és a horizontális géntranszferrel. Találtunk még C faktor homológokat alacsony G+C tartalmú Gram-pozitív baktériumokban, főleg Staphylococcus és Lactobacillus fajokban és ezek 11

fágjaiban, néhány Actinomycetesben, valamint több fonalas gombában is, melyek többsége patogén tulajdonságokkal rendelkezik. 3.4. A nec1 gén jelenlétének vizsgálata a S. griseus 45H törzsben és más Streptomyces törzsekben A nec1 gén nagymértékben konzervált és általában a PAI-n helyezkedik el más virulencia génekkel (pl. thaxtomin család tagjai) együtt. A nec1 gént (és vele együtt a PAI-t) PCR reakcióval csak a CFBP4501 törzsben sikerült kimutatnunk. Feltételeztük, hogy a filogenetikailag távolabbi 45H törzsben a nec1 szekvencia divergenciája lehet a negatív eredmény magyarázata, ezért a gén jelenlétét megvizsgáltuk Southern hibridizációval is, melyben a CFBP4501 törzsben kapott PCR fragmentumot használtuk próbaként. Ezzel a módszerrel sikerült a nec1 gén jelenlétét kimutatni a CFBP4501 törzs mellett a 45H és 45H- B törzsekben is, de az 52-1 törzsben nem. Ez alapján azt feltételezzük, hogy a PAI, de legalábbis annak egy része, megtalálható a S. griseus 45H törzsben, ugyanakkor a C faktor gén deléciója a 45H-B törzsben ezt a régiót nem érintette. 3.5. Az extracelluláris észteráz aktivitás vizsgálata a S. griseus 45H törzsben és más Streptomyces törzsekben Az extracelluláris észteráz aktivitást cinkkel kiegészített és cinkmentes MM táptalajon növesztett sejttenyészetek fermentlevében mértük. Az enzimaktivitást párhuzamosan mértük hőkezelt és nem hőkezelt mintákban. Az észteráz aktivitás a CFBP4501 és 45H törzsekben magas, illetve közepes mértékű volt és mindkét törzsben hőstabilnak bizonyult illetve cinkkel indukálható volt. A S. griseus 45H-B és a S. griseus 52-1 törzsek esetében alacsony, hőre inaktiválódó és cinkkel nem indukálható enzimaktivitást mértünk. A mért különbségek minden méréspár esetében szignifikánsak voltak (p=0,05 vagy kisebb). Az eredményekből arra következtetünk, hogy az extracelluláris észteráz valamilyen módon a C faktor regulációja alatt áll. 12

3.6. Patogenitási teszt burgonya mikrogumókon Négy Streptomyces törzs - 45H, 45H-B, 52-1, CFBP4501 fertőzőképességét vizsgáltuk. A vizsgált törzsekre jellemző betegségindexet (Bi) a mikrogumókon megjelent tünetek alapján számoltuk ki, amely alapján a vizsgált törzseket az alábbi csoportokba soroltuk: nem fertőzőképes (Bi<1), mérsékelten fertőzőképes (1 Bi 2), nagymértékben fertőzőképes (Bi>2). Ez alapján a legfertőzőképesebb, virulens törzs a CFBP4501 volt, a 45H és a 45H-B mérsékelten volt fertőzőképes, míg a S. griseus 52-1 nem volt fertőzőképes. A 45H törzs fertőzőképessége némileg meglepő volt, de tekintettel az új taxonómiai besorolására (S. albidoflavus 45H), ez összhangban van azokkal az eredményekkel, melyek szerint néhány burgonyavarasodásért felelős törzs a S. albidoflavus csoportba tartozik. 13

4. ÖSSZEFOGLALÁS Eredményeink alapján valószínűsítjük, hogy a S. griseus 45H törzset az ugyanabban a laboratóriumban vizsgált S. flavofungini törzs kontaminációjaként izolálták. A 16S rrns gén szekvenciák összehasonlítása és a Southern hibridizáció eredménye alapján a S. griseus 45H és S. flavofungini törzsek teljesen megegyeznek és a S. albidoflavus csoportba tartoznak. Ezért a S. griseus 45H törzs elnevezést S. albidoflavus 45H-ra változtattuk meg. A 45H törzs facc null mutánsának létrehozásához megterveztük a facc gén in vitro inaktiválását, és azt vártuk, hogy az inaktivált gén homológ rekombinációval a kromoszómán lévő facc gén helyére kerül. A feltételezett rekombinációs mutánsok várakozásunknak megfelelően kopasz fenotípust mutattak, ugyanakkor a Southern hibridizációt követően kiderült, hogy a homológ rekombinációval összefüggésben valószínűleg kromoszóma átrendeződés történt, ami a facc gén delécióját eredményezte. A deléció nem ritka az instabil lineáris kromoszóma terminális régiójában, így a facc gén hasonló kromoszómális lokalizációja magyarázat lehet a bekövetkezett delécióra. A létrejött kopasz fenotípus, melyet a klónozott és plazmidon bejuttatott facc gén helyreállított, megerősíti, hogy a C faktor kulcsszerepet játszik a differenciálódás szabályozásában. A nec1 gént használtuk a PAI jelenlétének vizsgálatára, mely felelős a különböző Streptomces törzsek patogenitásáért. PCR reakcióval illetve Southern hibridizációval kimutattuk a nec1 gént a S. europaeiscabiei CFBP4501, S. griseus 45H és 45H-B törzsekben, de nem volt jelen a S. griseus 52-1 törzsben. Valószínű, hogy a null mutánsban a facc génnel együtt további DNS szakaszok is delécióra kerültek, ugyanakkor a PAI-hoz tartozó DNS egy része, melyen a nec1 gén is található, megmaradt. Szoros összefüggést találtunk a cinkkel indukálható, hőstabil extracelluláris észteráz termelése és a törzsek fertőzőképessége között. A facc null mutánsban 14

csökkent a cinkkel indukálható észteráz szintje, ami alapján feltételezzük, hogy az extracelluláris észteráz termelés szabályozásában a C faktor szerepet játszik. Mivel a null mutánsban nem szűnt meg az észteráz aktivitás, arra következtetünk, hogy a facc gén deléciója az észteráz gént nem érintette. Figyelembe véve a C faktor lehetséges szerepét az A-faktor regulonba tartozó extracelluláris enzimek szabályozásában és a szabályozott extracelluláris enzimek jellemzőit valamint azt, hogy az extracelluláris észteráz génje előtt lévő fehérje kötőhely nagyon hasonlít az AdpA konszenzus kötőhelyhez, feltételezzük, hogy a C faktor a morfológiai differenciálódás mellett extracelluláris hidrolázok termelését is szabályozza. 15

5. KÖZLEMÉNYEK 5.1. A tézis alapjául szolgáló elsőszerzős közlemények Kiss Zs, Ward AC, Birkó Zs, Chater KF, Biró S (2008): Streptomyces griseus 45H, the producer of the extracellular autoregulator protein factor C, is a member of the species Streptomyces albidoflavus. Int J Syst Evol Microbiol 58: 1029-1031 (IF: 2.222) Kiss Zs, Dobránszki J, Hudák I, Birkó Zs, Vargha Gy, Biró S (2010): The possible role of factor C in common scab disease development. Acta Biol Hung 61(3): 322 332 (IF: 0.619) 5.2. Előadások, poszterek Kiss Zs, Biró S (2002) A C faktor gén inaktiválása Streptomyces griseusban kopasz fenotípust eredményez. A Magyar Biokémiai Egyesület Molekuláris Biológiai szakosztály 7. munkaértekezlete, Keszthely (poszter) Biró S, Birkó Zs, Kiss Zs, Keller U (2002) Factor C, a secreted pleiotropic autoregulator of cell differentiation in Streptomyces griseus. 9 th International Symposium of Industrial Microorganisms. Gyeongju, Korea (poszter) Birkó Zs, Kiss Zs, Biró S (2003) Factor C, a secreted pleiotropic autoregulator of cell differentiation in Streptomyces griseus. Streptomyces dissemination meeting. University of Surrey, Guildford (poszter) Birkó Zs, Kiss Zs, Biró S (2005) Streptomycesek sejtdifferenciálódásának vizsgálata genomikai és proteomikai módszerekkel. VI. Magyar Genetikai Kongresszus, Eger (előadás) 16

Birkó Zs, Kiss Zs, Biró S (2005) Study of the extracellular proteome of Streptomyces griseus during development. 1st Central European Forum for Microbiology (CEFORM) and the Annual Meeting of the Hungarian Society for Microbiology, Keszthely (poszter) Kiss Zs, Dobránszki J, Hudák I, Biró S(2007) A C faktort termelő Streptomyces griseus 45H törzs patogenitásának vizsgálata burgonyán. VII. Magyar Genetikai Kongresszus XIV. Sejt- és Fejlődésbiológiai Napok, Balatonfüred (poszter) 17