Surfaktin produkovaný bakterii Bacillus subtilis je povrchově aktivní látka a antibiotikum, jehož zásahovým místem je cytoplazmatická membrána. Jedním z faktorů omezujících využití jeho širokého biologického potenciálu v praxi je neznalost mechanizmu rezistence producenta. Cílem práce bylo proto objasnit způsob, jakým produkční kmen Bacillus subtilis čelí poškození cytoplazmatické membrány surfaktinem. Za tímto účelem byly připraveny dva izogenní páry kmenů B. subtilis lišící se pouze schopností, resp. neschopností syntetizovat surfaktin. Bylo zjištěno, že s nástupem biosyntézy surfaktinu nastupuje časná odpověď producenta spočívající ve zvyšování obsahu lipidů a tím snižování poměru surfaktin-lipid v membráně. Paralelně s rostoucí koncentrací surfaktinu narůstá podíl aniontových fosfolipidů reprezentovaný především kardiolipinem, který tvoří až 24 % membránových fosfolipidů. Současně s poklesem zastoupení fosfatidyletanolaminu je membrána producenta stabilizována, a tak chráněna před interakcí se surfaktinem. Účinnost adaptivní odpovědi potvrzuje vyšší rigidita nitra i povrchu membrány producenta měřená ustálenou anizotropií sond DPH a TMA-DPH. Ve 24. hodině kultivace byla zaznamenána indukce serinové protein kinázy PrkA, jejíž úloha pro producenta surfaktinu je diskutována a bude předmětem dalšího studia. Výsledky vypovídají o adaptivní rekonstrukci cytoplazmatické membrány producenta surfaktinu, která může významným způsobem přispívat k jeho životaschopnosti a toleranci surfaktinu.
Předběžná náplň práce v anglickém jazyce
Surfactin, a lipopeptide surfactant and antibiotic produced by Bacillus subtilis, exhibits a strong membrane perturbation. One of the drawbacks hindering its commercial applications is the unknown mechanism of surfactin self-resistance in the producer. Therefore, the aim of this study was to examine the self-protective mechanisms of the cytoplasmic membrane of B. subtilis against the deleterious effect of surfactin. In order to reach this task, two isogenic pairs of strains differing only in surfactin production were constructed. It was found out that the early response of the producer is realized by increasing the amount of total lipid content in the membrane already with the onset of surfactin synthesis. This process leads to lowering the surfactin-lipid ratio in the membrane. In parallel with the growing surfactin concentration the content of anionic phospholipids with cardiolipin as the major representative rises up to 24 % of the total. Together with the fall of phosphatidylethanolamine these changes promote the membrane stabilization and protect it against the interaction with surfactin. These alterations result in higher rigidity both of the polar head and hydrophobic chain region of the membrane as the steady state anisotropy of DPH and TMA-DPH showed. After 24 h of cultivation induction of serine protein kinase PrkA was observed. Its role for the surfactin producer is discussed and will be analyzed in the future. The obtained data revealed the adaptive reconstruction of the cytoplasmic membrane of surfactin producer that contributes to its viability and surfactin tolerance.
- zadáno vedoucím/školitelem