Ajankohtaista

Väitös: 15.1.2016 Jotain vanhaa, jotain muuta – löytyi kaksi uutta bakteerivirusta (Mäntynen)

Alkamisaika: perjantai 15. tammikuuta 2016, 12.00

Päättymisaika: perjantai 15. tammikuuta 2016, 15.00

Paikka: Ylistönrinne, YAA303

Sari Mäntynen
Sari Mäntynen, kuvaaja: Sanna Pajunen
FM Sari Mäntysen solu- ja molekyylibiologian väitöskirjan "Something old, something new - Exploring membrane­-containing bacteriophages" tarkastustilaisuus. Vastaväittäjänä professori Harri Savilahti (Turun yliopisto) ja kustoksena dosentti Lotta-Riina Sundberg (Jyväskylän yliopisto). Väitöstilaisuus on suomenkielinen.

Huolimatta viruspartikkelien astronomisesta määrästä maapallolla (arvioiden mukaan 1031), vain murto-osa niistä on tunnistettu, saati analysoitu tarkemmin. Sari Mäntysen väitöskirjassa tutkimuskohteena ovat rasvakalvorakenteen sisältävät bakteerivirukset eli bakteriofagit.

Väitöskirjan ensimmäinen osio keskittyy enterobakteereita infektoivaan PRD1-virukseen, jonka rakenteessa proteiinikuoren sisäpintaa verhoaa rasvakalvo. PRD1-virusta on tutkittu varsin laajasti vuosikymmenten ajan, mutta esimerkiksi sen viruspartikkelin kokoamismekanismia ei vielä tunneta yksityiskohtaisesti. Väitöstyössä osoitettiin, että fluoresoivalla proteiinilla leimatut PRD1-proteiinit sijoittuivat eri kohtiin Escherichia coli -bakteerisolua.

Viime vuosina on havaittu, että bakteerisolujen sisäinen rakenne on varsin monimuotoinen. Lisäksi on viitteitä siitä, että bakteriofagit hyödyntävät bakteerisolun sisäistä epäsymmetriaa tehostaakseen elinkiertoaan. Väitöstyön tulokset tukevat näitä havaintoja. Väitöskirjatyössä tutkittiin myös PRD1:n kahden ei-rakenteellisen proteiinin, P17:n ja P33:n, vaikutusta Escherichia coli -bakteerin GroEL/GroES-chaperoniinikoneiston toimintaan.

Chaperoniinit, sekä niiden toimintaa avustavat co-chaperoniinit, ehkäisevät solussa polypeptidien kerääntymistä aggregaateiksi ja edistävät niiden laskostumista toiminnallisiksi proteiineiksi. Mutatoituneen GroES-co-chaperoniiniproteiinin toiminta korvattiin tuottamalla bakteerisolussa PRD1:n P17- ja P33-proteiineja. Tämä palautti bakteerisolun kasvun ja PRD1-virusten monistumisen. Näiden tulosten perusteella PRD1-viruksen ei-rakenteelliset proteiinit ja bakteerisolun chaperoniinikoneisto ovat vuorovaikutuksessa keskenään.

Väitöskirjatyössä esitellään myös kaksi uutta kalvorakenteen sisältävää bakteerivirusta, jotka oli eristetty järvivesinäytteestä Jyväskylässä. Rakenteellisten ja geneettisten samankaltaisuuksien perusteella Pseudomonas-bakteeria infektoiva, ulkoisen kalvorakenteen omaava φNN on Cystoviridae-virusheimon uusi jäsen. Aiemmin tunnistetut Cystoviridae-heimon jäsenet oli eristetty kasvinäytteistä Pohjois-Amerikassa. φNN osoittaa, että kyseinen virusheimo on tunnettua monipuolisempi ja laajemmin levinnyt.

Toinen väitöskirjassa esiteltävä uusi virus on Flavobacterium-bakteeria infektoiva FLiP. Se on ensimmäinen yksijuosteisen DNA-genomin sisältävä virus, jonka proteiinikuoressa on sisäinen kalvorakenne. FLiP:llä ei ole juurikaan geneettistä samankaltaisuutta tunnettuihin viruksiin, mutta sen rakenne muistuttaa kaksijuosteisen DNA-genomin omaavan Pseudoalteromonas-bakteriofagi PM2:n rakennetta. Perinteisesti virukset on luokiteltu niiden nukleiinihappotyypin mukaan (yksi- ja kaksijuosteisiin DNA- ja RNA-viruksiin). Mahdollinen sukulaisuus FLiP- ja PM2-virusten välillä kuitenkin kyseenalaistaisi tämän perinteisen luokittelujärjestelmän.

Lisätietoja:

Sari Mäntynen, puh. 050-5345634, sari.s.mantynen@jyu.fi

Viestintävastaava Liisa Harjula, puh. 040 805 4403, tiedotus@jyu.fi, josta saa väittelijän kuvan sähköisessä muodossa.

 Sari Mäntynen kirjoitti ylioppilaaksi Virtain lukiosta vuonna 2002. Filosofian maisteriksi hän valmistui Jyväskylän yliopistosta vuonna 2009 pääaineena molekyylibiologia. Väitöskirjatutkimuksen hän teki Jaana Bamfordin tutkimusryhmässä Suomen Akatemian Virologian huippututkimusyksikössä (2006–2011) ja Suomen Akatemian Biologisten vuorovaikutusten huippututkimusyksikössä (2012–2017). Väitöstutkimuksen ohjaajina toimivat professori Jaana Bamford (JY) ja dosentti Hanna Oksanen (HY).

Väitöskirja on julkaistu sarjassa Jyväskylä Studies in Biological and Environmental Science numerossa 312, Jyväskylä 2017, ISSN 1456-9701; 312 ISBN 978-951-39-6460-3 (nid.) ISBN 978-951-39-6461-0 (PDF). Sitä saa Jyväskylän yliopiston kirjaston julkaisuyksiköstä, puh. 040 805 3825, myynti@library.jyu.fi.

Abstract

Bacterial viruses, also called bacteriophages or phages, form a remarkably large and diverse group of biological entities. Bacteriophage studies have traditionally centered on tailed non-enveloped species, but a multitude of other virus types is gradually coming to light. Phages with a structural membrane component vary in terms of morphologies, genome types and replication mechanisms. Possibly the most comprehensively characterized membrane-containing phage is enterobacteria infecting PRD1 of the Tectiviridae family. However, there are still unanswered questions concerning its assembly process. This thesis adds new pieces to the puzzle by demonstrating that the subcellular distribution of fluorescently labelled PRD1 proteins is asymmetric, possibly resulting from spatially organized phage protein oligomerization and/or virion assembly. Moreover, PRD1 non-structural proteins P17 and P33 are shown to complement a defect in host co-chaperonin, suggesting a degree of functional redundancy between the viral and bacterial proteins. This thesis also introduces two novel bacteriophages: φNN and FLiP infecting Pseudomonas and Flavobacterium species, respectively. The virion of φNN contains a tri-segmented dsRNA genome enclosed by an icosahedral protein core and an outermost membrane envelope. Structural and genetic similarities strongly suggest that φNN is a new member of the Cystoviridae family. Genetic and structural comparisons among the putative cystoviruses display the conservation of viral “self” components, essential for the formation of functional virions, while the sequences required for host recognition differ. On the other hand, the virion of FLiP consists of an icosahedral protein shell with an internal membrane, uniquely combined with a circular ssDNA genome. FLiP lacks any significant sequence homology to known bacteriophages, but its overall virion structure resembles strikingly that of dsDNA phage PM2, tentatively suggesting a relationship between these phages with different genome types.     

Keywords: Bacteriophage PRD1; chaperonin complex; Cystoviridae; fluorescent fusion protein; membrane-containing virus, ssDNA phage, virus assembly.

 

Lisätietoja

Tohtorikoulutettava Sari Mäntynen
sari.s.mantynen@jyu.fi
+358408053858
kuuluu seuraaviin kategorioihin: ,