Μετάδοση σήματος (AtoS-AtoC/AZ) και η συμβολή του στην παραγωγή νανοβιοτεχνολογικών προϊόντων

Abstract

Το σύστημα μετάδοσης σήματος δύο συστατικών AtoSC της Escherichia coli αποτελείται από την αισθητήρια κινάση AtoS και το ρυθμιστή απόκρισης AtoC. Το AtoSC επάγεται από πλήθος επαγωγέων και είναι ρυθμιστής κλειδί για τον έλεγχο καίριων βακτηριακών διαδικασιών όπως η ρύθμιση του οπερονίου atoDAEB, η χημειόταξη, η κινητικότητα, η προσαρμογή, η βιοσύνθεση του πολυ-(R)-3-υδροξυβουτυρικού οξέος (cPHB) και διαδικασίες αντίστασης σε αντιβιοτικά. Στα πλαίσια της παρούσας διατριβής, διευκρινίσθηκε περαιτέρω ο μηχανισμός μετάδοσης σήματος από το AtoSC, μέσω της μελέτης των επιπρόσθετων αλληλεπιδράσεων των συστατικών του και των ρυθμιστικών ρόλων της Ν-τελικής ρυθμιστικής περιοχής του AtoC με τους επαγωγείς του, προς τη ρύθμιση του οπερονίου atoDAEB και τη βιοσύνθεση του cPHB καθώς και με την ταυτοποίηση επιπρόσθετων σημάτων επαγωγής που αναγνωρίζονται κατά τη διαδικασία μετάδοσης του σήματος. Ταυτοποιήθηκαν τρεις παρεμποδιστές της μετάδοσης σήματος μέσω του AtoSC (Closantel, RWJ-49815 και TNP-ATP). Παρεμποδίζουν την αυτοφωσφορυλίωση της κινάσης AtoS και τη φωσφομεταφορά από την AtoS στο AtoC. Οι συνέπειες αυτής της παρεμπόδισης στις AtoSC-ελεγχόμενες φυσιολογικές διαδικασίες, εγκαθιδρύουν το σύστημα ως στόχο προς το σχεδιασμό αντιβακτηριακών παραγόντων. Το AtoSC ρυθμίζει θετικά τη βιοσύνθεση και τη συσσώρευση των αποθηκευτικών πολυϋδροξαλκανοϊκών οξέων, ΡΗΒ και P(3HB-co-3HV), σε ανασυνδυασμένα phaCAB+ E. coli, που εκφράζουν εξωχρωμοσωμικά τα ένζυμα PhaCAB από τα Alcaligens eutrophus. To επαγώμενο-ακετοξικού AtoSC βελτιστοποιεί την παραγωγή των βιοπολυμερών ποσοτικά και ποιοτικά και αυξάνει την ενσωμάτωση του μονομερούς HV στο συμπολυμερές P(3HB-co-3HV). Το AtoSC ρυθμίζει τη βιοσύνθεση του cPHB και των βιοπολυμερών, μέσω του οπερονίου atoDAEB αλλά και μέσω επιπρόσθετων διαδικασιών, ένας μηχανισμός που αποδίδεται στα συστατικά του ξεχωριστά με αποδοτικότερο το AtoC. Δίκτυο αλληλεπιδράσεων μεταξύ της β-οξείδωσης και της βιοσύνθεσης των λιπαρών οξέων στο οποίο συμμετέχει το AtoSC ρυθμίζει τη βιοσύνθεση του cPHB στην E. coli και των πολυϋδροξυαλκανοϊκών οξέων σε ανασυνδυασμένα phaCAB+ E. coli.