Evelina Kulcinskaja
Vem bryter ner maten efter oss?
Tarmfloran är viktig för vårt välbefinnande. De goda tarmbakterierna gynnar vårt
immunförsvar och håller sjukdomsframkallande bakterier borta. De goda bakterierna
lever bl.a. av de molekyler som vi inte kan bryta ner från vår föda. Vi mår alltså bra av
att äta ämnen som får bakterien att trivas, även om vi själva inte kan bryta ner dem.
Därför behöver vi studera tarmbakterierna för att se vad som får dem att trivas.
Tarmfloran utgörs av flera arter av bakterier, däribland Bifidobacterium adolescentis. När
maten har passerat magsäcken och tunntarmen finns där fortfarande sockerkedjor som vi inte
kan bryta ner. Dessa passerar därför magen och når tjocktarmen, där B. adolescentis lever. För
att kunna spjälka sockerkedjorna till mindre molekyler behövs enzymer. Vi saknar alltså dessa
enzymer, men B. adolescentis har dem. Det är dock inte mycket som är känner till om
enzymerna hos bakterien. Ett av dessa enzymer kallas beta-mannanas och det klipper sönder
kedjor av ett socker som kallas mannos. Det är detta enzym som jag har studerat i detta arbete.
Sådanna ämnen som vi inte kan bryta ner, men som stimulerar goda tarmbakterier kallas
prebiotika, medan de goda tarmbakterierna själva kallas probiotika. Prebiotika stimulerar
tillväxt av bra bakterier som hämmar tillväxt av de sjukdomsframkallande bakterierna.Genom
att studera vad bakterien tycker om och vad som får den att växa bra kan vi tillsätta ämnen
som bakterien tycker om, dvs. prebiotika, i mat som vi äter.
Jag använde genen för beta-mannanas från B. adolescentis och satte in den i en annan bakterie
som heter E. coli. Denna teknik gör att man kan få större mängder enzym och kan lättare
studera det. När jag hade fått fram enzymet satte jag det i en lösning med sockerkedjor. Om
sockerkedjorna bryts ner är enzymet aktivt, dvs. det fungerar. Ju fortare sockerkedjorna bryts
ner, desto mer aktivt är enzymet. Jag undersökte enzymet under olika förutsättningar och kom
fram till att det är aktivt i pH 5-6 i 37°C. Man kan också frysa det, ha det i kylskåpet eller i
rumstemperatur utan att det förstörs.
Beta-mannanas har en bit i början som derigerar att enzymet ska ut ur bakterien, en så kallad
signalpeptid. När enzymet kommer ut ur bakterien klipps biten av. Men i mina
undersökningar var enzymet kvar i bakterien. Jag provade att klippa av signalpeptiden själv
och då fick enzymet mycket högre aktivitet. Det fungerade alltså inte särskilt bra med den
signalpeptiden när man hade enzymet i en annan bakterie.
I detta arbete har jag kommit fram till under vilka förhållanden man kan studera betamannanas utan att det förlorar sin aktivitet, dvs. utan att det förstörs. För att kunna säga mer
om B. adolescentis behövs fler studier. Man kan då bl.a. titta på om enzymet kan bryta ner
andra sockerkedjor än just de som jag har studerat.
Handledare: Henrik Stålbrand
Examensarbete 30 hp i Biokemi 2010
Avdelningen för Biokemi och Strukturbiologi, Lunds Universitet
Examensarbete, Naturvetenskapliga fakulteten, Lunds Universitet
Evelina Kulcinskaja
Optimized expression and characterization of β-mannanase from
Bifidobacterium adolescentis
Bifidobacterium adolescentis is a bacteria living in the human colon. The gene for endo-1,4-βmannanase from B. adolescentis has previously been cloned and expressed in pET28b+ expression
vector and E. coli BL21(DE3) cells by Stålbrand group. In this work, the enzyme was expressed and
the basic characteristics of the protein have been established. Optimization of expression was tried,
but activity was low, maximum 0.14 nanokatal/ml culture. The optimal pH was found to be 5.5. The
enzyme is stable in temperatures from -20°C to 37°C and in pH 5-6. New gene constructs were
subcloned and expressed. The activity increased to 116 nkatal/ml culture when native excretion
signal peptide was removed.
Advisor: Henrik Stålbrand
Degree project 30 ECTS-credits in biochemistry 2010
Department of Biochemistry and Structural Biology, Lund University
Examensarbete, Naturvetenskapliga fakulteten, Lunds Universitet
