En studie av kopplingen mellan DNA-transport och polär tillväxt hos
streptomyceter
Pelle Wistrand
Streptomyceter är bakterier som besitter många mer eller mindre unika egenskaper. Bland
annat är de stora producenter av sekundära metaboliter exempelvis i form av antibiotika.
Streptomyceter har därför kommit att bli mycket viktiga inom medicinen då många av de
antibiotika som används i dag kommer eller härstammar från streptomyceterna. Men den
kanske mest uppenbara egenskapen hos streptomyceterna, som gör att de skiljer sig från de
flesta andra bakterier, är att de växer som hyfer. Hyfer består av många celler som sitter
hopvuxna i långa fragment men skiljs ifrån varandra av en skiljevägg, kallad septum, som
liksom cellväggen består av peptidoglykan. Dessa hyfer tillväxer bara från spetsen, därav
kommer beteckningen polär tillväxt. För att kunna växa måste en underliggande cell därför
skapa en sidogren, så att en ny spets bildas. Detta skapar, i sin tur, ett omfattande nät av
hyfgrenar som bildar ett mycelium.
Varje hyfcell innehåller många kopior av kromosomen, utspridda längs hyfen och
förpackade i ett aggregat av proteiner och DNA som kallas nukleoider. Man har visat att
kopiering av DNA, också kallat replikation, sker längs med hela hyfen. Följdaktligen måste
nukleoiderna, d.v.s DNA, förflyttas mot de växande hyfspetsarna för att upprätthålla en jämn
fördelning av nukleoider. I studier hos svampar med liknande tillväxtsätt har man lyckats visa
att en aktiv transport av DNA, som i det fallet är förpackat i cellkärnor, sker mot den växande
hyfspetsen. Man har bland annat lyckats identifiera många av de proteiner som är involverade
i denna process hos svampar. Det är därför troligt att liknande mekanismer kan finnas hos
streptomyceter. Avsikten med denna studie var därför att undersöka transporten av DNA mot
hyfspetsar hos streptomyceter, så kallad nukleoidmigration.
I denna studie undersöktes hur nukleoidmigrationen hos streptomyceter påverkades om
DNA-replikationen stoppades, samt vilka konsekvenser DNA-skada hade på migrationen.
Genom att använda de två streptomycetstammar LL1 och ts-38 kunde effekten av att
replikationen stoppades undersökas. Varken LL1 eller ts38 kunde replikera sitt DNA vid
39°C; LL1 kunde inte påbörja replikationen medan ts38 inte kunde förlänga DNA:t då
replikationen väl påbörjats. Det var bara hos ts38 som DNA-transporten påverkades. Alltså
orsakade stopp i DNA-förlängningen utebliven DNA-transport. Detta tyder på att det inte var
DNA-replikation i sig som krävdes, utan möjligen att DNA-skada eller en stoppad
förlängning av DNA:t orsakade effekten. Det som troligtvis händer då DNA-förlängningen
stoppas är att ett DNA-reparationssystem kallat SOS-systemet sätts igång. Ett möjligt scenario
är att detta system ligger till grund för den uteblivna DNA transporten. För att undersöka om
denna teori var giltig använde jag mig av en kemikalie, mitomycin C, som inducerar SOSsystemet hos bakterier. Studier av behandlade bakterier visade att transporten avstannade,
vilket indikerade att SOS-responsen hade en roll i sammanhanget. För att ytterligare klargöra
om SOS-systemet kunde vara inblandat studerades effekten av mitomycin C på en
streptomycetstam där recA-genen blivit borttagen. RecA är ett protein som behövs för att
inducera SOS-systemet. I denna stam skulle nukleoidmigrationen inte påverkas av mitomycin
C om det var så att SOS-systemet på något vis hämmade migrationen. Mitomycin C
behandling av denna stam visade sig inte påverka nukleoidmigrationen nämnvärt vilket
indikerade att SOS-systemet verkligen var inblandat.
Examensarbetet i biologi, 20p, HT 2003
Institutionen för biologisk grundutbildning och Institutionen för cell- och molekylärbiologi, Uppsala Universitet
Handledare: Klas Flärdh
