"Eesti Teadusfondi uurimistoetus" projekt ETF6025
ETF6025 (ETF6025) "ColR-ColS kahekomponendilise signaaliraja roll bakterite geneetilises kohastumises keskkonnaga (1.01.2005−31.12.2008)", Rita Hõrak, Eesti Biokeskus.
ETF6025
ColR-ColS kahekomponendilise signaaliraja roll bakterite geneetilises kohastumises keskkonnaga
ColR-ColS signal transduction system regulating genetic adaptation of bacteria
1.01.2005
31.12.2008
Teadus- ja arendusprojekt
Eesti Teadusfondi uurimistoetus
ETIS klassifikaatorAlamvaldkondCERCS klassifikaatorFrascati Manual’i klassifikaatorProtsent
1. Bio- ja keskkonnateadused1.3. GeneetikaB225 Taimegeneetika1.5. Bioteadused (bioloogia, botaanika, bakterioloogia, mikrobioloogia, zooloogia, entomoloogia, geneetika, biokeemia, biofüüsika jt100,0
AsutusRollPeriood
Eesti Biokeskuskoordinaator01.01.2005−31.12.2008
PerioodSumma
01.01.2005−31.12.2005100 000,00 EEK (6 391,16 EUR)
01.01.2006−31.12.2006102 000,00 EEK (6 518,99 EUR)
01.01.2007−31.12.2007104 520,00 EEK (6 680,05 EUR)
01.01.2008−31.12.2008104 520,00 EEK (6 680,05 EUR)
26 270,25 EUR

Elades muutlikus ja sageli toitainetevaeses keskkonnas peavad bakterid pidevalt kohanema uute tingimustega. Keskkonnas leiduvate signaalide tunnetamiseks ja neile reageerimiseks kasutavad bakterid nn. kahekomponendilisi signaalsüsteeme. Keskkonnamuutustele vastavad bakterid enamasti oma füsioloogia ümberkorraldamisega. Samas on viimasel ajal avaldatud mitmeid artikleid, mis viitavad, et ka bakterite geneetiline kohanemine võib olla reguleeritud signaaliradadega. Hüpotees geneetilisest muutlikkusest kui reguleeritud protsessist on suhteliselt uudne, sest varem on mutatsioonide toimumist pelgalt stohhastiliseks protsessiks peetud. See temaatika on ootuspäraselt täis vastuolusid ja põhjustab kirjanduses palju poleemikat. Meie senised uuringud on näidanud, et transposooni Tn4652 aktiivsus sõltub peremeesbakteri füsioloogilisest seisundist: Tn4652 aktiveerub P. putida statsionaarse faasi rakkudes. Meie hiljutised tulemused näitasid, et Tn4652 aktiivsust reguleerib ColR-ColS kahekomponendiline signaalsüsteem. Lisaks sellele viitavad esialgsed katsetulemused ColR-i olulisusele ka transpositsioonist erinevates mutatsiooniprotsessides. Nimelt oleme täheldanud ka punktmutatsioonide tekkesageduse langust colR-defektses P. putidas. Kui see leiab kinnitust edaspidistes katsetes, siis on alust oletada, et ColR-ColS signaalirada võib kontrollida üldises DNA metabolismis osaleva(te) geeni(de) regulatsiooni. Seni ei ole teada, millist signaali ColS tunnetab ja milliseid geene ColR reguleerib. Seepärast kavatseme identifitseerida ColR-i märklaudgeenid ja otsida geene, mis võiksid komplementeerida colR-defektset P. putida tüve. Samuti tahame testida hüpoteesi ColR-i osalusest Tn4652 märklaua valiku strateegia reguleerimises. Plaanime selgitada, kas ColR-ColS signaalirada on statsionaarse kasvufaasi spetsiifiline transpositsiooniregulaator. Kavatseme testida ka ColR-i hüpoteetilist rolli liikidevahelises kommunikatsioonis ja selgitada heteroloogiliste bakterite mõju mutatsiooniprotsessidele. Uurimusest saadavad tulemused võimaldavad teha järeldusi signaaliradade olulisusest bakterite geneetilises kohastumises ja anda oma panus huvitavasse teaduslikku teemasse.
Most of the bacteria live in unstable environments and their successful survival requires adaptive responses to constantly changing conditions. Bacteria use two-component signal transduction pathways to sense the external environment and to coordinate cellular events according to changing conditions. Mostly, the signals from environment change the expression of genes involved in regulation of physiology. However, genetic adaptation is also shown to be regulated by signal transduction network. The idea of genetic change as a regulated biological function is quite recent and fundamentally different from thinking about genetic change as the stochastic processe. Therefore, this field of studies is highly debated and full of controversies. Our previous study has shown that activity of P. putida transposon Tn4652 depends on physiological state of the host being activated in the stationary phase. Our recent investigation has revealed the importance of ColR-ColS two-component signal transduction system in activation of transposition of Tn4652 in starving P. putida. Moreover, our unpublished results suggest that ColRS might be involved in more general regulation of mutational processes because ColR seems to be necessary also in accumulation of point mutations. Therefore, we hypothesize that ColRS two-component system may regulate some DNA metabolism gene(s). So far, the signal molecule sensed by ColS and the target genes of ColR are not identified. We are intending to enlighten molecular mechanisms underlying the ColR-ColS-regulated DNA rearrangements in P. putida. We plan to identify of target genes regulated by ColR-ColS two-component system and study the target site selection of Tn4652 which is hypothesized to be regulated by ColR. We will examine whether ColR is responsible for triggering of transposition and other mutational processes specifically under stressful conditions. Also, we intend to test the hypothesis that ColR might be involved in bacterial communication. Results obtained from the proposed studies would widen our awareness of bacterial signal transduction network regulating genetic adaptation of bacteria.