Få utskriftsvennlig versjon ved å trykke på denne

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.


Vibeke Os 02.12.2015 14:06   (Sist oppdatert: 02.12.2015 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.