Sirvi Märksõna "stringent response" järgi

Nüüd näidatakse 1 - 7 7

listelement.badge.access-status Avatud juurdepääs ,
In search for the inhibitors of Escherichia coli stringent response factor RelA
(2017-09-27) Kudrin, Pavel; Tenson, Tanel, juhendaja; Hauryliuk, Vasili, juhendaja; Tartu Ülikool. Loodus- ja täppisteaduste valdkond
Keskkonnatingimuste jälgimiseks ja muutustega kohanemiseks on bakteritel mitmeid sensoorseid süsteeme. Seejuures on levinud strateegiaks sekundaarsete signaalmolekulite kasutamine: stressisignaali ilmumisega muutub signaalmolekulide rakusisene kontsentratsioon ning see omakorda reguleerib sihtensüümide aktiivsust. Üks sellistest stressivastuse süsteemidest on poomisvastus (stringent response), mis aktiveeritakse sõltuvalt alarmoonmolekuli (p)ppGpp rakusisesest kontsentratsioonist. (p)ppGpp on võimeline reguleerima mitmete ensüümide aktiivsust, kuid peamiseks märklauaks on RNA polümeraas. (p)ppGpp rakusisest taset kontrollivad E. coli RelA-SpoT-ga homoloogsed valgud (RSH), mis kas sünteesivad või hüdrolüüsivad (p)ppGpp-d vastavalt keskkonnatingimustele. Eksperimentaalselt on tõestatud, et poomisvastus kontrollib bakterite virulentsust, persisterite moodustamist, antibiootikumide taluvust ning antibiootikumide tootmist, samuti osaleb bakterite hulgatunnetuses (quorum sensing) ja bakterite ellujäämises fagotsütoosi jooksul. Seepärast on poomisvastuse mehhanismide mõistmine väga oluline ja (p)ppGpp rakusisest taset kontrollivate ühendite loomine võiks viia meditsiini ja biotehnoloogia seisukohalt oluliste rakendusteni. Hiljuti avastati, et ppGpp struktuuril põhinev aine Relacin on võimeline inhibeerima RelA aktiivsust kuid tõhusa inhibeerimise jaoks on vaja Relacini kasutada väga kõrges kontsentratsioonis. Käesoleva töö raames iseloomustasin (p)ppGpp struktuuri põhjal disainitud uudsete keemiliste ainete efekti E. coli RelA aktiivsusele. Samuti pakun välja uusi võimalusi RelA inhibiitorite arendamiseks. Peale uute sünteesitud ainete efektide vaatasin üle võimalusi mõjutada poomisvastust juba tuntud translatsiooni inhibiitorite abil ning iseloomustasin thiostreptooni tugevat inhibeerimisvõimet (p)ppGpp sünteesile
listelement.badge.access-status Avatud juurdepääs ,
RelA-SpoT homolog enzymes as effectors of Toxin-Antitoxin systems
(2022-10-25) Brodiazhenko, Tetiana; Hauryliuk, Vasili, juhendaja; Tenson, Tanel, juhendaja; Tartu Ülikool. Loodus- ja täppisteaduste valdkond
Nagu kõik elusorganismid, tunnetavad bakterid keskkonda ja reageerivad suurele hulgale erinevatele stressidele, kohandades vastavalt oma füsioloogiat. Üks peamisi stressivastuseid on poomisvastus. Poomisvastus vahendab bakterite kohanemist toitainete vähesusega, samuti vastust abiootilisele keskkonnastressidele nagu näiteks kuumašokk. Rohkem kui kuus aastakümmet tagasi avastati, et häirenukleotiidid ppGpp ja pppGpp – ühiselt viidatud kui (p)ppGpp – ehk maagilised laigud tekivad Escherichia coli rakkudes vastusena aminohapete vähesusele. Poomisvastuse esimene füsioloogiline roll, mis tuvastati, oli stabiilse RNA (rRNA ja tRNA) sünteesi pärssimine, mis on kooskõlastatud aminohapete biosünteesi ja stressitaluvusega seotud geenide ekspressiooni indutseerimisega. Aastakümneid kestnud uuringud on aga näidanud, et lisaks transkriptsioonile on (p)ppGpp sihtmärkideks ka mitmed muud rakus toimuvad protsessid, nagu translatsioon, ribosoomide kokkupanek, antibiootikumiresistentsus ja virulentsus. Veel üks oluline bakterite regulatsioonisüsteem põhineb toksiini – antitoksiin (TA) süsteemidel. Esimesed toksiini-antitoksiin (TA) süsteemide esindajad avastati 80ndate alguses. Klassikalised TA süsteemid on bitsistroonilised – st koosnevad kahest geenist – operonist, milles üks geen kodeerib valgulist toksiini ja teine antitoksiini, valku või RNAd, mis toksiini kas otseselt või kaudselt neutraliseerib. TA-süsteemide uuringud on viimastel aastatel plahvatuslikult kasvanud, avastatud on arvukalt uusi TA perekondi, iseloomustatud nende toimemehhanisme, iseloomustatud bioloogilisi funktsioone ja pakutud välja võimalikke rakendusi biotehnoloogias. Enim iseloomustatud funktsioonid hõlmavad plasmiidi säilitamist, kaitset bakteriofaagide vastu ja rakufüsioloogia reguleerimist. Käesolevas uuringus kirjeldati RSH perekonna ensüümide uusi aktiivsusi ja toksiinide neutraliseerimise spetsiifilisust PanA antitoksiini perekonna liikmete poolt. Lisaks eelpool kirjeldatud protsessidele toimub stressi ajal ribosoomide dimerisatsioon. See stressivastus on kasulik rakkudele ellujäämiseks, kuid võib lüsaatide kasutamise korral biotehnoloogias olla probleemiks kuna vähendab rakuvabade translatsioonisüsteemide aktiivsust. Seetõttu uuriti ribosoomi dimeriseerumise eest vastutavate valkude eemaldamise mõju rakulüsaatide aktiivsusele. Leiti, et RSH ensüümide ensümaatiline aktiivsus ei piirdu (p)ppGpp tootmise ja lagunemisega. ToxSAS RSH PhRel2, FaRel2, PhRel ja CapRel alamperekondade liikmed katalüüsivad tRNA 3'CCA otsa pürofosforüülimist ja FaRel perekonna liikmed katalüüsivad (pp)pApp sünteesi. SAH alamperekonna liikmed MESH1 ja ATfaRel katalüüsivad pürofosfaadi eemaldamist PP-tRNA-st ja (pp)pApp lagunemist. Ühist PanA domeeni sisaldavad antitoksiinid neutraliseerivad erinevaid toksiine. PanA-vahendatud toksiinide neutraliseerimine on toksiini osas siiski spetsiifiline. Ribosoomi dimerisatsioonifaktorite geneetiline elimineerimine bakteri B. subtilis (hfp) ja pärmi S. cerevisiae (stm1) tüvedes on paljulubav strateegia aktiivsemate rakuvabade translatsioonilüsaatide tootmiseks. Reaktsiooni optimeerimisel on oluline panna tähele Mg2+ ja muude komponentide kontsentratsioone ja omavahelisi suhteid.
listelement.badge.access-status Avatud juurdepääs ,
Role of the stringent response in antibiotic tolerance of Escherichia coli
(Tartu Ülikool, 2016) Alves Oliveira, Sofia Raquel; Hauryliuk, Vasili; Varik, Vallo; Tartu Ülikool. Loodus- ja täppisteaduste valdkond
The stringent response is a near-universal bacterial adaptation system control mediated by accumulation of two guanine nucleotides ppGpp and pppGpp, collectively known as (p)ppGpp. The response monitors several environmental stress inputs, such as nutrient limitation and heat shock and remodels bacterial physiology in order to overcome the challenges. In Echerichia coli (p)ppGpp levels controlled by two enzymes – RelA and SpoT, the namesakes of RelA SpoT Homologue (RSH) protein family. The stringent response is associated to induction of virulence, antibiotic resistance and was recently suggested to be the driving force behind the formation of so-called persister cells – antibiotictolerant phenotypic variants in antibiotic-sensitive population. Since drug resistance and tolerance constitute a significant public health threat, understanding the connection amongst (p)ppGpp, antibiotic treatment and persistence is of great importance.
listelement.badge.access-status Avatud juurdepääs ,
Small fine-tuners of the bacterial stringent response – a glimpse into the working principles of Small Alarmone Synthetases
(2020-07-13) Beljantseva, Jelena; Tenson, Tanel, juhendaja; Hauryliuk, Vasili, juhendaja; Tartu Ülikool. Loodus- ja täppisteaduste valdkond
Bakterid elavad pidevalt muutuvates ja tihtipeale karmides tingimustes. Nad asustavad kõige ligipääsmatuid paiku maailmas ja suudavad ellu jääda äärmuslikult külmades või kuumades kohtades, taluvad liigset soolsust või hapnikuvaegust. Samuti ka patogeensete bakterite jaoks on peremeesorganismi immuunsüsteem väljakutse millele vastu panna. Selleks, et kiiresti reageerida ja edukalt toime tulla muutlike ja ebasoodsate oludega on bakterirakkudel evolutsioneerunud spetsiaalsed keerukad regulatoorsed mehhanismid. Üheks kõige levinumaks selliseks mehhanismiks on “bakteriaalne poomisvastus”. Poomisvastus on vahendatud alarmoonmolekuli (p)ppGpp poolt, mida sünteesitakse vastuseks aminohappevaegusele ja muudele stressitingimustele. Selle akumuleerumine rakus soodustab bakterite ellujäämist mõjutades erinevaid rakulisi protsesse nagu transkriptisoon, translatsioon, replikatsioon. (p)ppGpp mängib olulist rolli ka bakterite virulentsuses, biofilmi tekkes ja ka antibiootikumresistentsuses. Seega poomisvastuse uurimine on ka kliinilisest aspektist väga oluline. (p)ppGpp molekuli tase rakus on reguleeritud bakterites konserveerunud RelA-SpoT homoloogsete (RSH) valkude poolt. Käesolev käsikiri on pühendatud RSH valguperekonna vähemtuntud liikmete uurimisele – E. faecalis RelQ ja S. aureus RelP. Nimelt uurisin nende valkude ensümaatilisi omadusi ja tõepoolest leidsin, et need omavad erilisi tunnuseid võrreldes teiste uuritud RSH valkudega. Erinevused nende valkude funktsioonides rõhutavad nende rolli poomisvastuse häälestamises ja seeläbi viitavad bakterite mitmekülgsele võimele reguleerida oma elutegevust erinevates tingimustes.
listelement.badge.access-status Avatud juurdepääs ,
Stringent response in bacterial growth and survival
(2017-09-05) Varik, Vallo; Tenson, Tanel, juhendaja; Hauryliuk, Vasili, juhendaja; Tartu Ülikool. Loodus- ja täppisteaduste valdkond
Bakterid peavad ellu jäämiseks pidevalt kohanema oma väliskeskkonnaga. Sobivates tingimustes kasvavad paljud bakteriliigid väga kiiresti. Kiire kasv iseenesest viib aga kasvutingimuste muutumiseni. Nüüd kohtame järgmist bakteritele iseloomulikku omadust — jaksu pikka aega elus püsida kasvuks mittesobivates tingimustes. Seejuures säilitavad nad olulise võime kiiresti taas kasvama hakata, kui keskkonnatingimused paranevad. Muutuvate keskkonnatingimustega kohanemiseks on bakteritel evolutsiooni käigus välja kujunenud hulganisti mehhanisme. Üks selline, keskne ja pea kõigis bakterites esinev mehhanism on poomisvastus. Poomisvastust kutsuvad esile järsud muutused keskkonnas, mis nõuavad kasvu aeglustumist, sageli peatub kasv esialgu täielikult, rakk kohaneb ja kui võimalik, jätkab kasvamist muutunud tingimustes paraja tempoga. Vähemaks reguleeritakse näiteks valgusünteesi masinavärk ning rohkemaks elus püsimise ja autonoomsuse tarbeks oluline — hulganisti kahjustuste eest kaitsevaid süsteeme ja tarvilikud anaboolsed protsessid. Poomisvastust orkestreerivad signaalmolekulid, guanosiin nukleotiidid pppGpp ja ppGpp, koondnimega (p)ppGpp. Nende nukleotiidide sünteesi eest vastutavad Escherichia coli-s kaks valku, RelA ja SpoT. Viimane neist hoolitseb ka selle eest, et (p)ppGpp-d oleks rakus parasjagu, s.t SpoT on kahefunktsionaalne, omab ka (p)ppGpp-d lagundavat aktiivsust. Mitmetes teistes bakterites (näiteks Bacillus subtilis) on poomisvastuse tarbeks vaid üks peamine kahefunktsionaalne ensüüm (RelBsu), aga ka hiljuti avastatud väikesed valgud, millest on veel vähe teada ja mis omavad kas sünteesi või hüdrolüüsi aktiivsust. Arvestades poomisvastuse ulatuslikku mõju bakteriraku füsioloogiale, ei tule vast üllatusena, et see protsess mõjutab bakterite võimet põhjustada haigust ja antibiootikumide võimet infektsiooni ravida. Antibiootikumide kasutamise algusaegadest peale pandi tähele, et sugugi mitte kõik bakterirakud ei sure baktereid tapva antibiootikumi toimel, üksikud bakterid jäävad ikka elama. Erinevalt antibiootikumi resistentsusest ei kasva sellised rakud antibiootikumi juuresolekul, nad lihtsalt taluvad, elavad üle, ja neid nimetatakse persistoriteks. Ka persistorite moodustumises on nähtud poomisvastuse rolli — kui suurem osa bakteritest kasvab jõudsalt, lülitub üksikutes siiski millegipärast sisse poomisvastus. Oletatakse, et persistorid võivad antibiootikumi kuuri lõppedes põhjustada haiguse taastekkimist. Haigusest jagu saamisel on aga antibiootikumiga võrdväärne roll kanda immuunsüsteemil, mis võiks ju jagu saada sellistest mittejagunevatest persistoritest. Samas on vähe teada selliste persistor-rakkude ja immuunsüsteemi vahelistest seostest, mida asutigi käesolevas töös kõigepealt uurima. Selgus, et nn kaasasündinud immuunsüsteem inimese vere seerumi komplemendi näol ei tapa sugugi kõiki uropatogeense E. coli rakke. Kui nüüd samaaegselt seerumile rakendati ka antibiootikumi töötlust, sõltus tulemus konkreetsest antibiootikumist. Ampitsilliini (rakukesta sünteesi inhibiitor) või amikatsiini (translatsiooni inhibiitor) lisamisel vähenes seerumis ellujäävate bakterirakkude hulk ühe-kahe suurusjärgu võrra, mis lubab oletada, et mõned rakud, mida seerum ei hävita, tapeti antibiootikumi poolt. Lisaks võimendas seerum amikatsiini toimet subinhibitoorsete kontsentratsioonide puhul. Norfloksatsiini (DNA replikatsiooni inhibiitor) lisamine seerumile ei põhjustanud mingit muutust ellu jäänud bakterirakkude arvukuses, mistõttu võib spekuleerida, et komplement ja norfloksatsiin tapavad ühesuguseid rakke. Uurimaks bakteripopulatsiooni võimaliku heterogeensuse mõju komplemendi süsteemi vahendatud tapmisele, analüüsiti järgmiseks bakterirakkude jagunemist üksikraku tasemel. Katsetulemused näitasid, et kuigi komplement tunneb ära kõik bakterirakud, ja suurem osa bakterirakkudest sureb, jäävad elama keskmisest oluliselt kiiremini kasvavad ja mittekasvavad rakud. Kui nüüd samal ajal rakendada antibiootikumi töötlust (ampitsilliini, amikatsiini või norfloksatsiiniga), jäävad alles vaid mittekasvavad rakud ning kiiremini kasvavad hävitatakse. Kuivõrd katsed seerumiga näitasid muuhulgas, et bakterite suremisel on positiivne korrelatsioon rakkude seerumis kasvama hakkamisega ja mittejagunevad rakud on kaitstud nii antibiootikumi toime kui komplemendi eest, uuriti järgmisena E. coli rakkude kasvama hakkamise regulatsiooni ja poomisvastuse rolli selles. Selgus, et rakud, kus puudub peamine poomisvastuse valk RelA (edaspidi ΔrelA tüvi), hakkavad soodsate kasvutingimuste saabudes kasvama neli tundi hiljem metsiktüüpi rakkudest, kui keskkonnas puuduvad aminohapped. Lisaks aminohapetele mõjutas kasvama hakkamist ka süsinikuallikas — ΔrelA tüvi toibus metsiktüüpi tüvest hiljem süsinikuallikana glükoosi sisaldaval söötmel, ent võrdväärselt glütseroolil kasvades. Selgus, et selline RelA funktsiooni puudumine ja toibumisdefekt võib mõjutada antibiootikumi toimet—ampitsilliin tappis glükoosil toibuvaid metsik-tüüpi rakke efektiivsemalt kui ΔrelA rakke. Mõnevõrra üllatuslikult elasid ΔrelA rakud paremini üle ka ampitsilliinitöötluse glütseroolil toibudes. Igatahes, teatud tingimuste korral võib poomisvastus olla vajalik rakkude kiiresti kasvama hakkamiseks, mis omakorda võib mõjutada antibiootikumi toimet neile rakkudele. Eelpool nägime, et poomisvastusel on roll bakterirakkude kasvama hakkamisel ja see mõjutab antibiootikumi toimet neile rakkudele. Tõsi küll, teatud üsnagi kitsastes tingimustes oli funktsionaalse poomisvastuse puudumine ampitsilliini toime üle elamiseks kasulik. Samas on küllaldaselt töid, mis näitavad, et poomisvastuse puudumise korral on vähenenud bakterite võime haigust põhjustada. Koos antibiootikumi resistentsuse hirmuäratava levikuga otsitakse seepärast ka spetsiifilisi poomisvastuse pärssijaid üsna palavikuliselt. Isegi kui neist ei ole peatset ja vahetut kasu meditsiinile, oleksid spetsiifilised inhibiitorid oluline töövahend bakteriraku füsioloogia uurimiseks. Sestap soovisime järgmiseks leida poomisvastuse inhibiitoreid. Neid otsiti keemiliste ühendite raamatukogust (17500 ühendit), kasutades testsüsteemina bakterit B. subtilis, sest ainete sisenemine rakku on gram-positiivsetel bakteritel hõlpsam kui gram-negatiivsetel. . Otsingu tulemusel leiti 17 uut antibakteriaalset ühendit, kahjuks polnud ükski neist piisavalt spetsiifiline poomisvastuse suhtes. Jääb üle vaid loota, et välja töötatud kõrge läbilaskevõimega poomisvastuse inhibiitorite testsüsteem annab positiivse tulemuse mõne teise keemiliselt sünteesitud ja/või loodusest isoleeritud ühendite raamatukogu puhul.
listelement.badge.access-status Embargo ,
Stringent response in the infection of lytic phages of Pseudomonas putida
(Tartu Ülikool, 2025) Rikberg, Roger; Tamman, Hedvig, juhendaja; Lewańczyk, Alicja Cecylia, juhendaja; Tartu Ülikool. Loodus- ja täppisteaduste valdkond; Tartu Ülikool. Molekulaar- ja rakubioloogia instituut
As the most abundant group of organisms on Earth, bacteria inhabit nearly every environment and are therefore frequently exposed to stress, including bacteriophage infection. Stringent response, induced by the alarmone molecule (p)ppGpp, is a common stress response in bacteria to overcome different stressful conditions. Pseudomonas putida, known for its versatile metabolism, is widely used in environmental studies and biotechnology. However, the role of stringent response in phage defence remains poorly understood. Therefore, this thesis aims to ascertain whether the stringent response influences the infection of lytic phages in P. putida, focusing on phage adsorption and burst size. The results of this study show that, in general, phage infection in liquid media are consistent with solid media results. While the stringent response does not notably affect adsorption, it can influence the length of latent period and reduce the burst size of infecting phages.
listelement.badge.access-status Avatud juurdepääs ,
The opposite effects of stringent response on phage infection of Pseudomonas putida
(2026-01-02) Lewańczyk, Alicja Cecylia; Hinnu, Mariliis; Mägi, Elise; Rikberg, Roger; Brauer, Age; Tamman, Hedvig
Guanosine tetra- and pentaphosphate ((p)ppGpp) are one of the key players in the stress response of bacteria. Accumulation of these alarmones activates the stringent response, usually triggered by different nutritional stresses. For Pseudomonas putida, there is only limited data available on the importance of the stringent response in stress situations. Also, in recent years, different specific phage defence systems have received much attention, but little is known about the involvement of stringent response in phage infection. Here, we show that P. putida PaW85 (p)ppGpp0 is prototrophic and tolerates chemical stress well. However, in the stationary phase P. putida cells deprived of (p)ppGpp have impaired membrane integrity. In addition, we conducted a large-scale screening of stringent response effects on phage infections using the CEPEST phage collection. We tested 67 phages of 22 different species and revealed that the lack of (p)ppGpp has opposing effects on phage infection with nearly half of the tested phages showing higher infection efficiency on the (p)ppGpp0 cells, whereas the other half shows reduced infection. We show that the differences in phage infection efficiency for phages Aura and Amme-3 are not caused by adsorption rate differences, but alterations in downstream steps of the infection cycle—prolonged latent period in the absence of (p)ppGpp or unproductive infection in the presence of (p)ppGpp. Altogether, results indicate that the role of stringent response in phage infection is highly diverse, and over half of the times the presence of (p)ppGpp facilitates phage infections rather than protects the cells.