Oxidativní stres u bakterií - s důrazem na modelový organismus Escherichia coli

Abstract

Most bacterial species encounter aerobic conditions during their life, which can be toxic. This leads to a state of oxidative stress. Toxicity of aerobic environment results from the chemical properties of molecular oxygen and its reactive species (ROS). Bacteria had to adapt to these conditions in the past to ensure preservation and prosperity. This thesis is preferably focused on oxidative stress adaptations in the most elaborated bacterial model - Escherichia coli. Regulation of adaptations at the regulation of transcription, translation and metabolism level are described with emphasis on molecular mechanisms. The main adaptation mechanism against oxidative stress is the deactivation of ROS, as well as the repair of damaged cell structures (macromolecules). These enzyme activities are regulated by several transcriptional regulators. The transcriptional regulators OxyR and SoxRS have been well studied in E. coli. Even though these regulators are conserved across the bacterial spectrum, they may not have the same function in all organisms. For this reason, also other, more or less studied bacterial species - Bacillus subtilis, Streptomyces coelicolor, Pseudomonas putida, Pseudomonas aeruginosa - were included in this thesis. The various strategies of how these bacteria use not only OxyR and SoxRS...

Většina bakteriálních druhů se během svého života setká s aerobními podmínkami, které pro ně mohou být toxické. Tím se dostávají do stavu oxidativního stresu. Toxicita aerobního prostředí vyplývá z chemických vlastností molekulárního kyslíku a jeho reaktivních druhů (ROS). Aby si bakterie zajistily přežití a prosperitu, musely se těmto podmínkám v minulosti přizpůsobit. Tato práce se přednostně věnuje oxidativně stresovým adaptacím u nejprostudovanějšího bakteriálního modelu - Escherichia coli. Jsou zde popsány adaptace na úrovni regulace transkripce, translace i metabolismu s důrazem na molekulární mechanismy. Hlavním adaptačním mechanismem proti oxidativnímu stresu je jednak deaktivace ROS, dále pak oprava poškozených struktur (makromolekul). Tyto enzymové aktivity jsou regulovány globálně několika transkripčními regulátory. Velmi dobře jsou prostudovány transkripční regulátory OxyR a SoxRS u E. coli. Tyto regulátory jsou konzervovány napříč bakteriálním spektrem, což ale neznamená, že u všech organismů zastávají stejnou funkci. To je důvod, proč byly do této práce zahrnuty i jiné více či méně prostudované bakterie - Bacillus subtilis, Streptomyces coelicolor, Pseudomonas putida, Pseudomonas aeruginosa - a představen jejich způsob využití nejen těchto, ale i jiných, pro tyto bakterie...