Studium esenciality genu glmM kodujiciho fosfoglukosaminmutasu Streptococcus pneumoniae.

Abstract

Fosfoglukozaminmutáza (GlmM) představuje enzym hrající roli v biosyntéze buněčné stěny bakterií. Hlavním záměrem této diplomové práce bylo zjistit, zda je gen glmM esenciální pro životaschopnost Streptococcus pneumoniae. Za tímto účelem jsme vytvořili merodiploidní kmen obsahující dvě kopie glmM - nativní gen a jeho ektopickou kopii pod kontrolou inducibilního zinkového promotoru. Delecí nativního genu glmM jsme vytvořili mutantní kmen, u něhož jsme analyzovali životaschopnost a fenotyp v médiu s různými koncentracemi zinečnatých iontů, induktoru exprese ektopické kopie glmM. Zjistili jsme, že životaschopnost mutantního kmene je striktně závislá na koncentraci induktoru v médiu a úbytek GlmM se u buněk projevuje výraznými morfologickými defekty a sklonem k lyzi. Prokázali jsme, že následné vyrovnání koncentrace induktoru v médiu na koncentraci odpovídající kontrolnímu vzorku komplementuje projevy úbytku GlmM. Tyto výsledky dokazují esencialitu glmM pro životaschopnost S. pneumoniae. Dále jsme analyzovali, zda je pro funkčnost GlmM esenciální fosforylace na klíčových aminokyselinových zbytcích S99 a S101. Cílenou mutagenezí jsme připravili čtyři varianty plazmidů nesoucích glmM kódující záměny serinových zbytků za alanin nebo kyselinu glutamovou a transformovali je za vzniku čtyř merodiploidních kmenů, v...

Phosphoglucosamine mutase (GlmM) is an enzyme of bacterial cell wall biosynthesis. The main aim of this thesis was to find out, whether gene glmM is essential for viability of Streptococcus pneumoniae. Therefore, we prepared merodiploid strain containing two copies of glmM; the genomic gene and ectopic copy under control of zinc inducible promoter. Subsequently, depletion strain was prepared by deletion of genomic copy of glmM. This strain was further used for analysis of viability and phenotype features in the medium containing various concentrations of zinc ions, an inducer of ectopic glmM expression. We found out, that the viability of this strain was strictly dependent on the concentration of inducer and further, that depletion of GlmM resulted in remarkable morphological defects. The rescue of mutant strain was observed after addition of inducer up to the level of the control sample. These results have provided the evidence of glmM essentiality for S. pneumoniae viability. Furthermore, we analyzed, whether phosphorylation of key amino acid residues, S99 and S101, is essential for GlmM functionality. Four different strains were prepared by means of site-directed mutagenesis expressing glmM with substitutions of key serine residues for alanine or glutamic acid. Since deletion of chromosomal locus in...