Fra permafrost i Sibir til forskningslaboratoriet i Tromsø

Miriam Grgic har studert forsvarsmekanismene til en bakterie som har vært hentet ut av 30 000 år gammel permafrost i Sibir.
Os, Vibeke
Bilde av forfatter finnes ikke, dette er en placeholder
Vibeke Os
Publisert: 02.12.15 14:00 Oppdatert: 02.12.15 14:09

Modell av Dpn1, et DNA-kuttende enzym som aller første gang ble oppdaget i en sykdomsfremkallende streptokokkbakterie på 80-tallet. Det tilsvarende enzymet, fra en bakterie funnet i permafrosten i Sibir, har kommersielt potensiale i moderne DNA-teknologi.

Ekstreme «boforhold» krever ekstreme ferdigheter
Bakterier er tallrike og utbredte organismer, som i tillegg til å vokse alle tenkelige plasser, også finnes mange utenkelige plasser. F.eks i vulkaner, på og inni is og i knusktørr ørken.

For å kunne leve i ekstreme omgivelser kreves det helt spesielle verktøy, nemlig unike enzymer.

Psychrobacter arcticus er en bakterie isolert fra 30 000 år gammel permafrost i Sibir. Denne bakterien har både psychro (kulde) og arctic (arktisk) i navnet sitt og bare det forteller ganske mye om hvordan denne bakterien lever, nemlig langt nord i permanent kulde. Alle prosesser inne i cellen må også være finjustert etter forholdene i permafrosten og det gjør at noen molekyler får svært interessante egenskaper som Grgic har sett nærmere på.

Kutter DNA i laboratorier verden over
-Vi har forsket på to enzymer (restriksjonsnuklease Dpn1 og DNA-metyltransferase Par1) som har kommersielt potensiale og som har sin funksjon nært knyttet til forsvarsmekanismene til bakterien og bakteriens arvestoff, DNA. De er såkalt DNA-modifiserende enzymer, forteller Grgic.

 - Dpn1, som er ett av de enzymene jeg har jobbet mest med, kutter opp DNA og brukes i laboratoriearbeid verden over. Markedet er derfor stort om man kan produsere slike enzymer for salg, forklarer hun.

 Også Par1 er spennende med tanke på kommersiell anvendelse, rettet mot infeksjoner. I cellen kobler enzymet beskyttelsesgrupper på DNA tråden for å unngå at den ødelegges og jobber ofte i samspill med Dnp1.  Par1 setter beskyttende «rustning» på eget DNA slik at når Dpn1 setter i gang med sin kutting er det bare fremmed DNA fra f.eks virus som klippes opp.

 Dpn1 og Par1 jobber tett sammen i cellen, men har likevel ulikt kommersielt potensiale, som henholdsvis et verktøy i DNA-teknologi og innen medisinsk behandling.

Unike egenskaper
Enzymer fra organismer som lever i kulde har vist seg å ha unike egenskaper som er ettertraktet på laboratoriet. F.eks raskere reaksjonstid (sparer tid), fungerer ved lavere temperaturer (sparer strøm) og kan inaktiveres med kjapp oppvarming (sparer rensetrinn).

Forskerne var derfor interessert i å teste om Dpn1 fra P.arcticus kunne ha noen slike egenskaper.

 

To be a PhD or not to be a PhD, that’s the question! Miriam Grgic ved institutt for kjemi forsvarte sin doktorgrad 2. Oktober 2015.

Tok knekken på sitt eget vertssystem
Ifølge Grgic viste det seg ikke bare enkelt å få testet egenskapene til Dpn1. Enzymet måtte først settes over i laboratoriebakterien E. coli for å få mange nok kopier til at studier kunne utføres. Men ettersom Dpn1 sin oppgave er å klippe opp DNA, gikk den også løs på verten sitt DNA og gjorde det vanskelig å få etablert produksjon av enzymet. Miriam anslår at utfordringer knyttet til dette alene tok cirka to år av doktorgradsarbeidet.

 

-Vi måtte lage en ny E.coli stamme og fant da ut etterhvert at de DNA-modifiserende enzymene har egenskaper som tyder på tilpasning til et kaldere miljø. Uansett kreves mer arbeid å fullt ut kartlegge enzymenes funksjon og potensialet for produksjon, oppsummerer Grgic.

Miriam Grgic tok sin master i biologi og kjemi i sitt hjemland, Kroatia. Hun kom aller første gang til Tromsø som utvekslingsstudent (IAESTE – utveksling) og har siden oppstarten på sin PhD vært tilknyttet NorStruct ved Institutt for kjemi og forskerskolen BioStruct.

Tittelen på avhandlingen er: “Insights into bacterial protection and survival. A study of three enzymes from cold-adapted bacteria”.

Ingar Leiros og Bjørn Altermark, Institutt for kjemi ved UiT, og Gro Elin Kjæreng Bjerga, Uni Research, veiledet doktorgradsarbeidet.

Os, Vibeke
Bilde av forfatter finnes ikke, dette er en placeholder
Vibeke Os
Publisert: 02.12.15 14:00 Oppdatert: 02.12.15 14:09
Vi anbefaler