Biosynthesis of bacterial polysaccharides by novel glycosyltransferase enzymes
Tid: Fr 2023-12-15 kl 10.00
Plats: Kollegiesalen, Brinellvägen 8, Stockholm
Videolänk: https://kth-se.zoom.us/j/61815154778
Språk: Engelska
Ämnesområde: Bioteknologi
Respondent: Shu-Chieh Chang , Glykovetenskap
Opponent: Professor Ute Römling, Department of Microbiology, Tumor and Cell Biology Karolinska Institutet, Stockholm, Sweden
Handledare: Universitetslektor Yves S. Y. Hsieh, Glykovetenskap
QC 2023-11-06
Abstract
Inom det komplexa mikrobiologiska området framträder exopolysackarider (EPS) som en betydande klass av högmolekylära polysackarider. De spelar centrala roller inom bakteriers överlevnad, virulens, kommunikation och försvar mot miljömässiga motgångar. Den mångsidiga naturen hos bakteriell EPS sträcker sig bortom enbart biologiska funktioner och når in i läkemedel, kosmetika, funktionell mat och hållbara industrier. Även om EPS är en vital och ofta utnyttjad klass av polysackarider, är deras biosyntes mindre utforskad eller förstådd. Denna avhandling fördjupar sig i utforskningen utav enzymer som är centrala för EPS-syntes, med särskilt fokus på karaktäriseringen av tänkta membranbundna enzymer från den så kallade glykosyltransferasfamiljen 2 (GT2). De inledande undersökningarna av forskningen kretsar kring (1,3;1,4)-β-D-glukaner, polymerer med blandade länkryggar som är allmänt fördelade över olika biologiska system. Trots deras förekomst är den kollektiva förståelsen för biosyntesen av dessa polymerer inom bakteriedomänen, särskilt i gram-positiva stammar, begränsad. Genom omfattande forskning identifierades specifika gener som kodar för (1,3;1,4)-β-D-glukansyntaser i två gram-positiva bakterier: Romboutsia ilealis och Clostridium ventriculi. Ett tillvägagångssätt för att öka funktionen användes och gav definitiva bevis för syntasaktiviteten hos dessa identifierade gener. Avhandlingen skiftar därefter fokus till Chitinophaga pinensis, en gram-negativ bakterie som spelar en roll i att upprätthålla ekosystembalansen genom sin skicklighet i nedbrytning och återvinning av kolhydrater. Utforskningen ledde till upptäckten av ett ovanlig GT2 β-glukansyntas med aktivitet inom curdlan-syntes. Flera ovanliga egenskaper hos C. pinensis-enzymet framhäver den omfattande mångfalden och nyanserna inom GT2 polysackaridsyntasfamiljen, särskilt det faktum att sådana katalysatorer ibland har nära kopplingar med kolhydratnedbrytande enzymer. Karaktärisering av dessa tänkta GT2-proteiner verifierades med hjälp av en mängd olika tekniker, inklusive genuttryck i E. coli och jästvärdssystem, enzymkopplad oligosackaridprofilering och in vitro radiometriska aktivitetsanalyser. För att fördjupa undersökningen användes bioinformatikverktyg såsom proteinjustering, fylogenetisk analys och modellstrukturanalys.