Vitreoscilla Haemoglobin - Peroxidase Activity and Metabolic Aspects

Sammanfattning: Popular Abstract in Swedish Funktionen hos hemoglobin från ryggradslösa organismer är mer varierande än motsvarande för ryggradsdjur, vilket möjligen speglar de mer mångfasetterade behoven inom den förra gruppen. Hemoglobin har strukturella likheter med andra hemproteiner/enzymer och uppvisar även överlappande enzymaktiviteter, med funktioner utöver transport och lagring av syre. Under syrefattiga förhållanden producerar den aeroba bakterien Vitresocilla ett hemoglobin, så kallat VHb. Vitreoscilla antas använda VHb som en strategi för att underlätta transport av syre till andningskedjan, och på så vis kunna bibehålla tillväxt genom respiration. Vid uttryck i olika värdorganismer har VHb visat sig ha positiva effekter på bland annat tillväxten. Dessutom visar nyligen presenterade studier att VHb kan bidra till att öka tåligheten mot oxidativ- och nitrosativ stress. Trots omfattande studier är emellertid den biologiska funktionen hos VHb inte klarlagd. Denna avhandling beskriver resultaten från två tillvägagångssätt, vilka syftar till att öka kunskapen om VHbs potentiella funktioner och användbarhet inom olika biotekniska tillämpningar. Dessa två strategier omfattar dels studier av VHbs förmåga att fungera som ett peroxidas, och dels effekten av VHb-uttryck på tillväxt och metabolism i aeroba odlingar av Lactococcus lactis och saltstressade Escherichia coli-kulturer. Våra resultat visar för första gången att VHb har en peroxidasaktivitet jämförbar med andra peroxidaser. Dessutom visar en undersökning av olika genmodifierade VHb-varianter att den katalytiska aktiviteten kan moduleras genom lokala förändringar i den proximala hemfickan, och att detta kan ske utan övergripande förändringar av proteinstrukturen. Resultaten från denna studie skulle kunna utnyttjas i olika biotekniska applikationer, genom att anpassa aktiviteten hos VHb till det aktuella användningsområdet. Studien av VHb i L. lactis beskriver det hittills outforskade uttrycket av hemoglobin i en värdcell som saknar fullständig respirationskapacitet. Våra resultat visar att L. lactis som odlas i aeroba kulturer med tillsats av hemin och som uttrycker biologiskt aktivt VHb når högre slutlig celldensitet än kontrollceller som saknar VHb. Uttryck av VHb och en genmodifierad variant, dubbel-VHb (dVHb), i E. coli celler utsatta för höga koncentrationer av NaCl (upp till 1,1 M) visade att den slutliga celldensiteten var högre för dVHb-celler än för kontrollceller som saknar VHb. Dessutom tyder våra resultat på att dVHb-celler uppvisar en lägre grad av oxidativ stress till följd av den höga salthalten.