Podrobno

Enkapsulacija linearne DNA v bakterijah Bacillus thuringiensis in Escherichia coli
ID Hostnik, Maja (Avtor), ID Butala, Matej (Mentor) Več o mentorju... Povezava se odpre v novem oknu

.pdfPDF - Predstavitvena datoteka, prenos (5,65 MB)
MD5: A1BE1131BDDBC5F24012B1FCA4AD4E31

Izvleček
Molekula DNA je ključna za preživetje organizmov, vendar je nezaščitena občutljiva na okoljske dejavnike. Nekatere bakterije v neugodnih razmerah v procesu sporulacije tvorijo spore in tako zaščitijo svoj genom pred razgradnjo. Nedavne raziskave kažejo, da lahko bakteriofagi, ki okužujejo sporogene bakterije, modulirajo proces sporulacije in izkoriščajo ta proces za zaščito lastnega genoma. V prvem delu doktorskega dela smo želeli raziskati, ali bakteriofag GIL01, ki okužuje sporogeno bakterijo Bacillus thuringiensis serovar israelensis, vpliva na proces sporulacije te bakterije in proučiti, ali se poleg bakterijskega genoma v nastajajoče spore vključi tudi linearni genom faga GIL01. V raziskavi nismo zaznali neposrednega vpliva bakteriofaga GIL01 na frekvenco sporulacije sevov GBJ002 in T0131 bakterije B. thuringiensis serovar israelensis. Ugotovili smo, da se linearni profag GIL01 enkapsulira v več kot 98 % spor bakterije B. thuringiensis serovar israelensis, kar podpira hipotezo, da lahko fagi izkoristijo proces sporulacije gostitelja za preživetje v neugodnih razmerah. Razumevanje tovrstnih naravnih mehanizmov zaščite DNA lahko pripomore k razvoju sintetičnih ogrodij za njeno enkapsulacijo, zato smo želeli v drugem delu doktorskega dela pripraviti program za enkapsulacijo DNA v sicer nesporogeni bakteriji Escherichia coli. V študiji smo preoblikovali mikrorazdelek Pdu za metabolizem 1,2-propandiola bakterije Citrobacter freundii, v sintetično proteinsko ovojnico, namenjeno enkapsulaciji izbranega linearnega odseka DNA. V ta namen smo transkripcijski represor LacI zasnovali tako, da se skupaj s tarčno DNA usmeri v notranjost ovojnice mikrorazdelka Pdu, ki ga iz bakterijskega lizata izoliramo z afinitetno kromatografijo preko značke Twin-Strep-tag. Rezultati sekvenciranja DNA, pridobljene iz afinitetno izoliranih mikrorazdelkov Pdu, potrjujejo, da vzpostavljena metoda omogoča enkapsulacijo izbranega linearnega odseka DNA z več vezavnimi mesti za represor LacI. Rezultati dokazujejo, da mikrorazdelki Pdu ščitijo enkapsulirano DNA pred razgradnjo z nukleazami, dodanimi k mikrorazdelkom, kar predstavlja pomemben korak k razvoju novih mehanizmov za učinkovito enkapsulacijo in zaščito DNA.

Jezik:Slovenski jezik
Ključne besede:sporulacija, Bacillus thuringiensis, bakteriofag, bakterijski mikrorazdelek, enkapsulacija DNA
Vrsta gradiva:Doktorsko delo/naloga
Tipologija:2.08 - Doktorska disertacija
Organizacija:BF - Biotehniška fakulteta
Založnik:[M. Hostnik]
Leto izida:2025
PID:20.500.12556/RUL-176718 Povezava se odpre v novem oknu
UDK:579.852.11:578.347(043.3)
COBISS.SI-ID:261106179 Povezava se odpre v novem oknu
Datum objave v RUL:10.12.2025
Število ogledov:340
Število prenosov:167
Metapodatki:XML DC-XML DC-RDF
:
Kopiraj citat
Objavi na:Bookmark and Share

Sekundarni jezik

Jezik:Angleški jezik
Naslov:Encapsulation of linear DNA in bacteria Bacillus thuringiensis and Escherichia coli.
Izvleček:
DNA is essential for organisms survival; however, without protective mechanisms, it is highly susceptible to degradation by environmental factors. In response to unfavorable conditions, certain bacteria undergo sporulation to form spores that protect their genome from degradation. Recent studies have demonstrated that bacteriophages infecting spore-forming bacteria can modulate the host’s sporulation process and exploit it to facilitate the protection of their own genome. In this study, we investigated whether bacteriophage GIL01, infecting the spore-forming bacterium Bacillus thuringiensis serovar israelensis, influences the sporulation process of its host, and whether its linear genome is incorporated into spores alongside the host chromosome. No significant effect of GIL01 on the sporulation frequency of strains GBJ002 and T0131 was observed. Nonetheless, the GIL01 genome was detected in over 98 % of B. thuringiensis spores, supporting the hypothesis that certain phages can exploit host sporulation process as a strategy for survival under unfavorable environmental conditions. Insights into these natural DNA protection mechanisms can facilitate the development of synthetic platforms for DNA encapsulation. Accordingly, the second part of this study focused on the development of a programmable DNA encapsulation system in the non-sporulating bacterium Escherichia coli. The Pdu microcompartment, originally involved in 1,2-propanediol metabolism in Citrobacter freundii, was repurposed as a synthetic protein shell enabling encapsulation of a target linear DNA fragment. To facilitate this, the transcriptional repressor LacI was engineered to bind the target DNA and mediate its sequestration within the Pdu microcompartment. The modified microcompartments were subsequently purified from bacterial lysates via a Twin-Strep-tag by affinity chromatography. Sequencing of DNA isolated from affinity-purified microcompartments confirmed successful encapsulation of the target linear fragment carrying multiple LacI-binding sites. Moreover, the encapsulated DNA was protected from degradation by exogenously added nucleases, demonstrating that Pdu-derived microcompartments can serve as efficient protective carriers for nucleic acids.

Ključne besede:sporulation, Bacillus thuringiensis, bacteriophage, bacterial microcompartment, DNA encapsulation

Podobna dela

Podobna dela v RUL:
Podobna dela v drugih slovenskih zbirkah:

Nazaj