Geenien ilmenemisen säätely syanobakteereissa
Yhteystiedot
Taina Tyystjärvi, akatemiatutkija
sähköposti: taityy [at] utu.fi
puhelin: 02 3335797
Jäsenet
Taina Tyystjärvi, FT, akatemiatutkija, projektin johtaja
Kaisa Hakkila, FT, tutkijatohtori
Liisa Gunnelius, FM, tohtorikoulutettava
Susanne Rantamäki, FM, tohtorikoulutettava
Taustaa
Syanobakteerit ovat tärkeitä perustuottajia, sillä niiden arvoidaan vastaavan vähintään kolmasosasta maapallon hiilensidontaa ja lisäksi monet niistä pystyvät sitomaan ilmakehän typpeä. Syanobakteerien sopeutuminen muuttuviin ympäristöolosuhteisiin vaatii muutoksia monien geenien ilmenemisessä. Geenien ilmenemisen säätelyssä keskeissä roolisssa ovat RNA-polymeraasin sigma-tekijät, jotka toimivat transkription aloituksessa ja tunnistavat geenien promootterialueet. Syanobakteereilla on useita sigma-tekijöitä, joista yksi on välttämätön. Sigma-tekijän vaihtuminen RNA-polymeraasissa vaikuttaa siihen kuinka tehokkaasti mikäkin geeni ilmenee.
Tutkimus
Synechocystis sp. PCC 6803 -syanobakteerin solulle välttämätön sigma-tekijä on SigA. Neljä muuta sigma-tekijää, SigB, SigC, SigD ja SigE, muistuttaa sitä läheisesti. Nämä sigma-tekijät eivät ole solulle välttämättömiä optimaalisissa olosuhteissa, mutta ovat osoittautuneet tärkeiksi syanobakteerin sopeutuessa erilaisiin stressiolosuhteisiin. Tutkimme millaisten signaalireittien osia nämä sigma-tekijät ovat ja mitä geenejä ne säätelevät. Samalla selviää, millaiset signaalireitit osallistuvat eri stresseihin sopeutumiseen. Tutkimuksessa käytämme molekyylibiologisia menetelmiä, esimerkiksi valmistamme mutantteja ja tutkimme geenien ilmenemistä. Solujen toimintaa seuraamme biokemiallisilla ja biofysikaalisilla menetelmillä.
Merkitys
Tutkimuksemme on perustutkimusta, jolla saamme lisää tietoa maapallomme tärkeistä perustuottajista ja niiden kyvystä sopetua muuttuviin ympäristöolosuhteisiin. Lisäksi syanobakteerien geeninsäätelyn ymmärtämistä tarvitaan, jotta syanobakteerien hyödyntäminen esim. biopolttoaineiden ja muiden ihmistä hyödyttävien aineiden tuottajana olisi mahdollista.
Julkaisuja
Tyystjärvi, T.; Huokko, T.; Rantamäki, S. & Tyystjärvi, E. 2013: Impact of different group 2 sigma factors on light use efficiency and high salt stress in the cyanobacterium Synechocystis sp. PCC 6803. - PLoS One 8(4): e63020. http://dx.doi.org/10.1371/journal.pone.0063020 Free PMC article
Antal, T.; Harju, E.; Pihlgren, L.; Lastusaari, M.; Tyystjärvi, T.; Hölsä, J. & Tyystjärvi, E. 2012: Use of near-infrared radiation for oxygenic photosynthesis via photon up-conversion. - INTERNATIONAL JOURNAL OF HYDROGEN ENERGY 37(10): 8859–8863 http://dx.doi.org/10.1016/j.ijhydene.2012.01.087
Nikkinen, HL.; Hakkila, K.; Gunnelius, L.; Huokko, T.; Pollari, M. & Tyystjärvi, T. 2012: The SigB sigma factor regulates multiple salt acclimation responses of the cyanobacterium Synechocystis sp. PCC 6803. - PLANT PHYSIOLOGY 158(1):514-23. http://dx.doi.org/10.1104/pp.111.190058
Hakala-Yatkin, M.; Sarvikas, P.; Paturi, P.; Mäntysaari, M.; Mattila, H.; Tyystjärvi, T.; Nedbal*, L. & Tyystjärvi, E. 2011: Magnetic field protects plants against high light by slowing down production of singlet oxygen. - PHYSIOLOGIA PLANTARUM 142(1): 26-34.
Pollari, M.; Rantamäki, S.; Huokko, T.; Kårlund-Marttila, A.; Virjamo, V.; Tyystjärvi, E. & Tyystjärvi, T. 2011: Effects of deficiency and overdose of group 2 Sigma factors in triple inactivation strains of Synechocystis sp. strain PCC 6803. - JOURNAL OF BACTERIOLOGY 193(1):265-273.
Antal, T., Mattila, H., Hakala-Yatkin, M., Tyystjärvi, T., Tyystjärvi, E. (2010) Acclimation of photosynthesis to nitrogen deficiency in Phaseolus vulgaris. - Planta (in press).
Sarvikas, P., Tyystjärvi, T., Tyystjärvi, E. (2010) Kinetics of prolonged photoinhibition revisited: photoinhibited Photosystem II centres do not protect the active ones against loss of oxygen evolution. - Photosynthesis Research 103:7-17.
Gunnelius L, Tuominen I, Rantamäki S, Pollari M, Ruotsalainen V, Tyystjärvi E and Tyystjärvi T (2010): SigC sigma factor is involved in acclimation to low inorganic carbon at high temperature in Synechocystis sp. PCC 6803. Microbiology 156: 220-229.
Pollari M, Ruotsalainen V, Rantamäki S, Tyystjärvi E and Tyystjärvi T (2009) Simultaneous inactivation of sigma factors B and D interferes with light acclimation of the cyanobacterium Synechocystis sp. strain PCC 6803. Journal of Bacteriology 12: 3992-4001.
Pollari M, Gunnelius L, Tuominen I, Ruotsalainen V, Tyystjärvi E, Salminen T and Tyystjärvi T (2008) Characterization of single and double inactivation strains reveals new physiological roles for group 2 sigma factors in the cyanobacterium Synechocystis sp. PCC 6803. Plant Physiology 147: 1994-2005
Tuominen I, Pollari M, von Wobeser EA, Tyystjärvi E, Ibelings BW, Matthijs HCP and Tyystjärvi T (2008) Sigma factor SigC is required for heat acclimation of the cyanobacterium Synechocystis sp. strain PCC 6803. FEBS Letters 582: 346-350
Pollari M and Tyystjärvi T (2008) The SigB sigma factor of the cyanobacterium Synechocystis sp. PCC 6803 is necessary for adaptation to high-salt stress. - In: Photosynthesis. Energy from the Sun. 14th International Congress on Photosynthesis Research, Glasgow 22-27 July 2007. Allen, J.F., Gantt, E., Golbeck, J.H., Osmond, B. (eds.). Springer, Heidelberg, ISBN: 978-1-4020-6707-5.
Tuominen I, Pollari M, Tyystjärvi E and Tyystjärvi T (2006) The SigB sigma factor is involved in high temperature responses in the cyanobacterium Synechocystis sp. PCC6803. FEBS Letters 580: 319-323.
Tuominen I, Tyystjärvi E and Tyystjärvi T (2003) Expression of primary sigma factor (PSF) and PSF-like sigma factors in the cyanobacterium Synechocystis sp. strain PCC 6803. Journal of Bacteriology 185: 1116-1119