Ajankohtaista

Väitös: 28.5.2016. FM Reetta Penttinen (Matemaattis-luonnontieteellinen tiedekunta, solu- ja molekyylibiologia)

Alkamisaika: lauantai 28. toukokuuta 2016, 12.00

Päättymisaika: lauantai 28. toukokuuta 2016, 15.00

Paikka: Ylistönrinne, YAA303

FM Reetta Penttisen solu- ja molekyylibiologian väitöskirjan ”Genetic and environmental factors associatedwith the virulence of fish pathogen Flavobacterium columnare” tarkastustilaisuus 28.5.2016.

Reetta Penttinen kuva: KS-Foto
FM Reetta Penttisen solu- ja molekyylibiologian väitöskirjan ”Genetic and Environmental Factors Associated with the Virulence of Fish Pathogen Flavobacterium columnare” tarkastustilaisuus. Vastaväittäjänä professori Marja-Liisa Hänninen (Helsingin yliopisto) ja kustoksena dosentti Lotta-Riina Sundberg (Jyväskylän yliopisto). Väitöstilaisuus on suomenkielinen.

Bakteeritauti vaivaa suomalaisia kalanviljelylaitoksia joka kesä


Bakteerien lisääntynyt antibioottien vastustuskyky on johtanut siihen, että taudinaiheuttajabakteereille tarvitaan yhä kipeämmin uusia hoitomuotoja. Uusien torjunta- ja hoitomenetelmien kehittämiseksi on tärkeää tuntea, millaiset molekyylitason mekanismit kunkin bakteerin taudinaiheutuskyvyn aiheuttavat sekä millaiset ympäristön signaalit tätä prosessia ohjaavat.

Flavobacterium columnare on patogeeninen bakteeri, joka infektoi laajasti monia kalalajeja ympäri maailmaa sekä luonnossa että viljelyolosuhteissa. Bakteerin aiheuttama columnaris-tauti on Suomessa erityisen ongelmallinen lohikalojen laitosviljelyssä, jolle se aiheuttaa vuosittain taloudellisia tappioita. F. columnare kykenee elämään ja lisääntymään myös isäntäkalan ulkopuolella, minkä vuoksi tauti leviää veden välityksellä helposti kalasta toiseen. Vaikka tämä kalapatogeeni on merkittävä ongelma, ovat sen taudinaiheutuskyvyn molekyylitason mekanismit jääneet määrittelemättä.

Korkea ravinnepitoisuus voi lisätä bakteerin taudinaiheutuskykyä

Väitöskirjassa tutkittiin kalapatogeeni F. columnaren taudinaiheutuskyvyn geneettistä taustaa sekä siihen vaikuttavia ympäristötekijöitä. Tutkimuksessa löydettiin uusia taudinaiheutuskykyyn liittyviä molekyylitason tekijöitä vertailemalla taudinaiheutuskykyisiä ja –kyvyttömiä bakteereita toisiinsa. Lisäksi työssä kehitettiin menetelmä, jonka avulla voidaan tutkia eroja taudinaiheutuskykyyn tarvittavien geenien ilmentämisessä. Menetelmän avulla havaittiin, että isännän ulkopuolella korkeassa ravinnepitoisuudessa kasvaneet bakteerit ilmensivät isäntäkalan kudoksia hajottavia entsyymejä, kondroitinaasia ja kollagenaasia, merkittävästi enemmän kuin alhaisessa ravinnepitoisuudessa kasvaneet.

- Selvisi, että isännän ulkopuolella korkeassa ravinnepitoisuudessa kasvaneet bakteerit aiheuttivat myös kaloissa nopeammin taudin puhkeamisen, Penttinen kertoo.

Ravinnepitoisuus vaikutti myös bakteerin liikkumisaktiivisuuteen sekä siihen tarvittavien rakenteiden ilmentämiseen. Liikkumiskoneiston ajatellaankin olevan yksi tämän bakteerin taudinaiheutuskyvyn elementeistä.

- Tulosten perusteella voidaan sanoa, että ravinteiden saatavuudella voi olla merkittävä vaikutus bakteerien taudinaiheutuskykyyn. Tuloksilla voi näin ollen olla merkitystä kalanviljelyn käytäntöjä ajatellen, mutta myös muiden ympäristön kautta leviävien taudinaiheuttajien torjunnassa, Penttinen toteaa.

 

Lisätietoja:
Reetta Penttinen, reetta.k.penttinen@jyu.fi, puh.  040 805 3858
Viestintäharjoittelija Petra Toivanen, tiedotus@jyu.fi, puh. 040 805 3638

Reetta Penttinen on kirjoittanut ylioppilaaksi Jyväskylän lyseon lukiosta vuonna 2003. Vuonna 2009 hän valmistui filosofian maisteriksi Oulun yliopistosta pääaineenaan genetiikka. Hän on työskennellyt Jyväskylän yliopiston Bio- ja ympäristötieteiden laitoksella professori Jaana Bamfordin tutkimusryhmässä ja aloitti tohtoriopintonsa vuonna 2010.

Väitöskirjatyön ohjaajina toimivat dosentti Lotta-Riina Sundberg ja professori Jaana Bamford. Tutkimusta ovat rahoittaneet Maj ja Tor Nesslingin säätiö, Bio- ja ympäristötieteiden tohtoriohjelma (Jyväskylän yliopisto) sekä Suomen Akatemian rahoittamat Biologisten vuorovaikutusten huippututkimusyksikkö (2012-2017; Jyväskylän yliopisto) sekä Virustutkimuksen huippututkimusyksikkö (2006-2011; Jyväskylän ylipisto).

Teos on julkaistu sarjassa Jyväskylä Studies in Biological and Environmental Science numerona 316, 58 s., Jyväskylä 2016, ISSN:1456-9701, ISBN:978-951-39-6646-1. Sitä saa Jyväskylän yliopiston julkaisuyksiköstä, puh. 040 805 3825, myynti@library.jyu.fi. Luettavissa JYX-arkistossa: http://urn.fi/URN:ISBN:978-951-39-6647-8

Abstract

Flavobacterium columnare is an environmentally transmitted pathogen that annually causes fatal infections and economic harm in aquaculture on a global scale. However, its virulence mechanisms are largely unknown. In this thesis, I explored new virulence determinants of F. columnare by comparative studies on virulent and non-virulent colony types. First, the cell and colony surface structures were examined with high resolution scanning electron microscopy (HR-SEM). Second, a RT-qPCR protocol was developed to explore the gene expression of putative virulence factors and the effect of nutrient availability on virulence factor expression. Finally, the gene expression of gliding motility machinery and type IX secretion system (T9SS) components was studied in various nutrient conditions, as these systems putatively contribute to F. columnare virulence. HR-SEM revealed active production of outer membrane vesicles, which are used for virulence factor transport in several other bacterial species. The analysis of extracellularly secreted proteins revealed a ~13 kDa protein, which is specific for the virulent colony type. The gene expression studies showed significantly higher expression of tissue-degrading chondroitinase in the virulent colony type, confirming its role as a virulence factor. Furthermore, high nutrient availability increased the virulence factor expression and caused more rapid fish mortality. The environmental nutrients also regulated colony spreading in the motile colony types and part of the genes involved in gliding motility and T9SS. These findings demonstrate that nutrients are important regulators of F. columnare physiology with respect to virulence factor expression, motility and secretion – all of which are important virulence attributes. However, the molecular mechanisms and the regulatory pathways underlying these changes require further studies to fully understand the infection process of this pathogen.

Lisätietoja

Reetta Penttinen
reetta.k.penttinen@jyu.fi
040 805 3858
kuuluu seuraaviin kategorioihin: