Wpływ indukowanej arabinozą ekspresji peptydu SprG3 pochodzącego z układu toksyna-antytoksyna typu I sprF3/sprG3 ze Staphylococcus aureus na wzrost komórek bakterii Escherichia coli

Systemy toksyna-antytoksyna są układami powszechnie występującymi w organizmach prokariotycznych. Zostały one odkryte w latach 80-tych w plazmidach i postulowano wtedy, że ich funkcją jest utrzymywanie plazmidów w populacji bakteryjnej. Obecnie wiadomo, że rola systemów TA jest dużo większa. Są one zaangażowane w wiele procesów komórkowych, wpływają na wzrost komórki w warunkach stresowych, sprzyjają adaptacji bakterii do zmieniających się warunków otoczenia, a także utrzymują stabilność innych ruchomych elementów genetycznych. Operony TA występują nie tylko w plazmidach, ale również w bakteryjnych chromosomach. Systemy TA obejmują geny kodujące toksyny oraz geny kodujące ich inhibitory, czyli antytoksyny. Toksyny występują w postaci stabilnych białek lub peptydów, natomiast antytoksyny to niestabilne cząsteczki RNA lub białka. Systemy TA można podzielić na sześć typów w zależności od sposobu ich działania. W niniejszej pracy skupino się na badaniu toksyny SprG3, która należy do typu I systemu TA. Jest to mały hydrofobowy peptyd, pochodzący z bakterii Staphylococcus aureus i kontrolowany przez antytoksynę SprF3. Badano toksyczny wpływ tego peptydu na wzrost komórek bakterii Escherichia coli. Sekwencję kodującą toksynę umieszczono w plazmidzie pBAD/HisA pod kontrolą promotora arabinozowego a przygotowany konstrukt wprowadzono do bakterii Escherichia coli. W wyniku prowadzonych testów kropkowych i testów ekspresji potwierdzono toksyczny wpływ peptydu SprG3 na bakterie E. coli. Toksyna prowadziła do znacznego zahamowania ich wzrostu. Badania będące podstawą pracy zostały sfinansowane z projektu nr N19/MNS/000012.

Toxin-antitoxin systems are systems commonly found in prokaryotes. They were discovered in the 1980s in plasmids and their function was considered to be plasmids maintenance in the bacterial population. It is now known that the role of TA systems is much greater. They are involved in many cellular processes, influence cell growth under stress conditions, promote the adaptation of bacteria to changing environmental conditions, and maintain the stability of other mobile genetic elements. TA operons occur not only in plasmids, but also in bacterial chromosomes. TA systems include genes encoding toxins and genes encoding their inhibitors, that is antitoxins. Toxins occur in the form of stable proteins or peptides, while antitoxins are unstable RNA molecules or proteins. TA systems can be divided into six types depending on the mode of operation.This thesis focuses on the study of SprG3 toxin, which belongs to type I TA system. It is a small hydrophobic peptide derived from the Staphylococcus aureus bacteria and controlled by SprF3 antitoxin. The toxic effects of this peptide on cell growth of Escherichia coli were studied. The sequence encoding the toxin was placed in the pBAD/HisA plasmid under the control of arabinose promoter and the prepared construct was introduced into Escherichia coli bacteria. As a result of spot and expression tests, the toxic effect of SprG3 peptide on E. coli bacteria was confirmed. The toxin led to a significant inhibition of their growth.The research being the basis of the work was financed from project No. N19/MNS/000012.