Studies on Thiol-Disulfide Oxidoreductases in Bacillus subtilis

• Bacillus subtilis is a model organism for endospore-forming gram-positive bacteria. Endospores are formed in response to nutrient starvation. They can resist harsh environments and last for long periods of time. Once nutrients again become available, the endospore can germinate and the vegetative life cycle be resumed. The outermost layers of the endospore are cortex and coat that protect the cell against various physical and chemical challenges. Thiol-disulfide oxidoreductases catalyse the formation and breakage of disulfide bonds in proteins. Disulfide bonds can function in stabilising the structure of a protein, but may also have a regulatory or catalytic role. Thiol-disulfide oxidoreductases have two cysteine residues in the active site. A disulfide bond between these residues is present as part of the catalytic cycle of the enzyme. This thesis concerns B. subtilis thiol-disulfide oxidoreductases involved in sporulation. It focuses on the functions of the two membrane proteins CcdA and StoA which both are involved in endospore cortex synthesis. An increased understanding of endospore maturation is of both theoretical and practical importance since bacterial spores have beneficial use but are also produced by some major pathogens.

• Popular Abstract in Swedish Bacillus subtilis är en modellorganism för endosporbildande bakterier. Endosporen är ett vilostadium som kan bildas av vissa bakteriarter vid svält. Endosporer är mycket tåliga. De kan t.ex. överleva extrem värme, UV-strålning, uttorkning och farliga kemikalier utan att skadas. När tillgången på näring på nytt kan tillåta växt av bakterien, kan endosporen germinera och återuppta sitt vanliga, vegetativa, tillväxtsätt. Endosporen är omsluten av olika lager, inkluderande en tjock kortex, som skyddar den mot yttre påfrestningar. Bacillus subtilis är en ofarlig bakterie som naturligt förekommer i jord. Bland de endosporbildande bakterierna finns dock många arter som kan framkalla sjukdom hos människor och djur. Det är därför av stort intresse att undersöka och lära mer om endosporer. Tiol-disulfidoxidoreduktaser är en familj av enzym som katalyserar bildningen och brytandet av disulfidbryggor i andra protein. Disulfidbryggor i protein kopplar ihop två sidokedjor av aminosyran cystein och fyller oftast en viktig funktion, som t.ex. att stabilisera proteinets struktur. Disulfidbryggor i protein kan också ha en regulatorisk eller katalytisk roll. Tiol-disulfidoxidoreduktaser har två cysteinrester i sitt aktiva säte. En disulfidbrygga bildas mellan dessa cysteinrester som en del av den katalytiska cykeln i dessa enzym. Denna avhandling rör tiol-disulfidoxidoreduktaser som är inblandade i uppbyggnaden av kortex i sporulerande Bacillus subtilis celler. Ett protein-system, BdbC-BdbD, gör disulfidbryggor i protein. Ett protein, som är nödvändigt för uppbyggnaden av kortex, får troligtvis disulfidbrygga av BdbC-BdbD. Det tycks då förlora sin funktion och det bildas inget kortex. Två andra tiol-disulfidoxidoreduktaser, CcdA och StoA, motverkar denna effekt. De bryter disulfidbryggor i andra protein, och kan i detta fall återställa funktionen hos det protein som ?drabbats? av BdbC-BdbD och kortex kan bildas. Arbetet har strävat mot att förstå närmre var, när och hur tiol-disulfidoxidoreduktaser verkar under sporulering.

Subject headings

NATURVETENSKAP  -- Biologi (hsv//swe)

NATURAL SCIENCES  -- Biological Sciences (hsv//eng)

Keyword

virology

mycology

Mikrobiologi

bakteriologi

virologi

mykologi

Microbiology

bacteriology

bacterial sporulation

endospore

thioredoxin

Thiol-disulfide oxidoreductase

Publication and Content Type

dok (subject category)

vet (subject category)