Clostridium botulinum on ympäristössä tavattava bakteeri, joka muodostaa erittäin vaarallista, maailman voimakkainta luonnollista hermomyrkkyä botulinumneurotoksiinia. C. botulinum -bakteeri on merkittävä ja vaarallinen taudinaiheuttaja, joka pystyy muodostamaan erittäin kestäviä itiöitä. Itiöt ovat terveelle aikuiselle vaarattomia, mutta kasvulle suotuisissa, hapettomissa olosuhteissa, kuten elintarvikkeiden valmistusprosesseissa, ne voivat muuttua eläviksi bakteerisoluiksi, jotka puolestaan tuottavat botulinumneurotoksiinia. VH Yağmur Derman selvittää väitöstutkimuksessaan tiettyjen C. botulinum -kantojen kasvua ääriolosuhteissa ja tämän kasvun mahdollistavia geenijärjestelmiä.
C. botulinum pystyy selviytymään elintarvikkeiden valmistusprosesseista ja myöhemmin lisääntymään elintarvikkeissa tuottaen samalla botulinumneurotoksiinia aiheuttaen merkittävän vaaran ihmisten terveydelle. C. botulinum kykenee kasvamaan vaativissa olosuhteissa, kuten alhaisissa kasvulämpötiloissa, ja C. botulinum -kantojen laaja geneettinen vaihtelu heijastelee eroja kantojen kasvuominaisuuksissa.
C. botulinum jaetaankin neljään eri ryhmään (I-IV) geneettisten ja kasvuun liittyvien ominaisuuksien mukaan. Derman keskittyi selvittämään ryhmän II C. botulinum -kantojen kasvua ääriolosuhteissa sekä ryhmän I C. botulinum ATCC 3502 -kannan ja ryhmän II C. botulinum Beluga -kannan stressivasteeseen vaikuttavien geenien merkitystä.
Ryhmän II toksiinityyppien B ja F -kantojen todettiin olevan läheisesti sukua, sillä ne ryhmittyivät samaan ryhmään kasvuominaisuuksien suhteen, kun taas E-tyypin toksiinia tuottavat kannat muodostivat oman erillisen ryhmän.
Dermanin tutkimuksessa selvisi, että kylmäsokkigeeneillä eli csp-geeneillä on tärkeä rooli C. botulinum ATCC 3502 -kantojen kasvaessa NaCl-, pH- ja etanolistressioloissa. Kun kyseisen geenin toiminta estettiin, niin C. botulinum ATCC 3502 -kannan kasvu estyi merkittävästi näissä olosuhteissa.
Lisäksi Derman osoittaa niin kutsuttujen kaksoiskomponenttijärjestelmien tärkeän roolin bakteerien mahdollisuudessa kasvaa alhaisessa lämpötilassa. Kyse on kahden geenin järjestelmästä, jolla bakteeri reagoi ympäristössä tapahtuviin muutoksiin. Järjestelmän avulla bakteeri aistii ympäristössä tapahtuvia muutoksia (aistikinaasiosa) ja sitten vasteosallaan (vastesäätelijä) saa aikaan geenien toiminnassa muutoksia, jotka auttavat bakteeria selviytymään ympäristössä tapahtuviin muutoksiin. Dermanin tutkimuksen mukaan kaksoiskomponenttijärjestelmiä tarvitaan bakteerien nopeassa vasteessa kylmäsokkiin eli käytännössä toinen järjestelmä toimii toisella bakteerikannalla ja toinen toisella.
Dermanin tutkimus osoittaa, että ryhmän II C. botulinum -kantojen kasvuominaisuuksissa on huomattavia eroja, millä voi olla kriittistä merkitystä laadittaessa ennustavia malleja kantojen kasvusta elintarvikkeissa. Merkittävimmällä kylmäsokkiproteiinia koodaavalla geenillä cspB vaikuttaa olevan yleinen rooli kaikissa tutkituissa stressivasteissa ja geenillä cspC rooli NaCl-, pH- ja etanolistressissä. DEAD-box-RNA-helikaasi on ratkaiseva kasvulle alhaisessa lämpötilassa. Ryhmän I C. botulinum ATCC 3502 -kannan BO2306/CBO2307- ja ryhmän II Beluga-kannan CLO3403/CLO3404-kaksoiskomponenttijärjestelmät ovat osa tärkeätä kylmäsokkivastekoneistoa.
DVM Yağmur Derman väittelee 6.2.2015 kello 12 Helsingin yliopiston eläinlääketieteellisessä tiedekunnassa aiheesta “Stress response of Group I and II Clostridium botulinum“. Väitöstilaisuus järjestetään osoitteessa Helsingin yliopiston päärakennus, sali 2 (konsistorin sali), Fabianinkatu 33, Helsinki.
Vastaväittäjänä on dosentti Pentti Kuusela ja kustoksena professori Hannu Korkeala.
Väitöskirja on myös elektroninen julkaisu ja luettavissa E-thesis-palvelussa.
Väittelijän yhteystiedot:
Yağmur Derman, yagmur.derman@helsinki.fi