Clostridium botulinum -bakteeri tuottaa voimakkainta tunnettua myrkkyä, botulinumneurotoksiinia, joka esimerkiksi ruuan mukana nieltynä aiheuttaa ihmiselle ja eläimille henkeä uhkaavaa neliraajahalvausta, botulismia. Pelkästään EU:n alueella tautiin sairastuu satakunta ihmistä vuodessa. Ruokaan C. botulinum joutuu ympäristöstä, jossa sitä esiintyy paikoitellen runsaastikin kestävinä itiöinä. Itiöt selviytyvät elintarviketeollisuuden prosesseista ja saattavat itää toksisiksi kasvustoiksi pakatuissa ruuissa jopa jääkaappilämpötiloissa. BSc David Kirk selvittää väitöskirjatutkimuksessaan C. botulinumin itiömuodostuksen säätelymekanismeja sekä sitä, miten itiöityminen on yhteydessä bakteerin selviytymiseen kylmässä. Kirkin tutkimus auttaa ymmärtämään C. botulinum -bakteerin itiömuodostusta elintarvikkeissa ja tuo sitä kautta uusia näkökulmia bakteerin aiheuttamien elintarviketurvallisuusriskien hallintaan.

Kirk kuvaa tutkimuksessaan itiöitymiseen liittyvien geenien ilmentymistä säätelevien sigmatekijöiden toimintaa C. botulinum kasvun ja itiöitymisen sekä toisaalta bakteerin elintarvikkeiden säilönnässä käytettyjä keinoja, kuten suolaa ja kylmää lämpötilaa, jotka ovat bakteerille stressaavia olosuhteita. Kirkin tutkimuksessa kehitettiin myös C. botulinumin geeni-ilmentymisen tutkimiseen soveltuva testi.

Vaikka bakteeri-itiöiden merkitys elintarvikkeiden turvallisuuden ja laadun kannalta on erittäin suuri, C. botulinumin ja monien muiden ruokamyrkytysbakteerien itiöitymisen mekanismit on tunnettu huonosti. Kirk havaitsi, että mekanismit olivat pääpiirteiltään samankaltaiset kuin itiöitymisen mallilajissa, Bacillus subtiliksessa, mutta sigmatekijöiden toiminta C. botulinumissa poikkesi mallilajista olennaisesti. Havainnolla saattaa olla merkitystä kehitettäessä esimerkiksi geenimerkkejä itöitymisen tutkimiseksi.

C. botulinum -itiöt saattavat itää myrkyllisiksi kasvustoiksi jopa bakteerille stressaavissa olosuhteissa, kuten suola-, pH- ja kylmästressissä, joita yleisesti käytetään elintarvikkeiden säilönnässä. Kirk osoitti ensimmäistä kertaa, että yksi itiöitymistä säätelevistä sigmatekijöistä sääteli myös stressivastetta. Tämän sigmatekijän on sukulaislajeilla osoitettu myös säätelevän toksiinituotantoa. Havainnot osoittavat, että itiöityminen, bakteerin stressivaste ja toksiinituotanto, jotka muodostavat bakteerin kannalta erittäin tehokkaan strategian lajin säilymisen näkökulmasta, ovat uudella tavalla geneettisesti kytkettyjä. Havainnoilla on tärkeä merkitys uudenlaisten ja entistä tarkempien elintarviketurvallisuuden arviointi- ja hallintamenetelmien kehittelyssä.

David Kirk BSc (Hons) väittelee Helsingin yliopiston eläinlääketieteellisessä tiedekunnassa (EE-talo, Walter-Sali, Agnes Sjöbergin katu 2) perjantaina 30.1.2015 kello 12 aiheesta: “Alternative sigma factors F, E, G, and K in Clostridium botulinum sporulation and stress response”. Väitöskirja kuuluu elintarvikehygienian alaan. Vastaväittäjä on apulaisprofessori Adriano Henriques (Universidade Nova de Lisboa, Portugal) ja kustos professori Miia Lindström.

Väitöskirja on myös elektroninen julkaisu ja luettavissa E-thesis -palvelussa.